部分包裹混凝土柱-型钢梁异形框架中节点恢复力模型试验研究

为了研究部分包裹混凝土(PEC)柱-型钢梁异形框架中节点的恢复力模型,完成了4个组合框架模型的低周往复荷载试验,完整的观察了各试件的破坏过程及状态,重点分析了其滞回曲线和骨架曲线的一般规律,结果表明:PEC柱-型钢梁异形框架中节点的滞回曲线饱满且对称,位移延性系数均值为5.48,表现出较强的抗震性能。介于该类框架中节点受力特点,建立了PEC柱-型钢梁异形框架中节点的恢复力模型,该模型依托骨架曲线的一般规律,得出了较好的三折线规律模型,能够较好体现出PEC柱-型钢梁异形框架中节点在地震作用下的滞回规律,有限元模拟结果与试验结果相符。

三维20节点六面体和10节点四面体单元的高精度中节点集中质量矩阵

对于工程分析中常用的三维20节点六面体和10节点四面体单元,采用行求和法得到的集中质量矩阵由于包含负质量元素,难以直接用于动力分析.虽然常用的主对角元素放大法,即HRZ方法,可以有效规避负质量元素,但是该方法仍缺乏理论层面的精度分析.本文首先以三维20节点六面体单元为例,构造一种包含待定参数的广义集中质量矩阵,并将HRZ集中质量矩阵作为特例涵盖其中,进而建立了20节点六面体单元广义集中质量矩阵的频率精度表达式.然后,通过参数优化,提出20节点六面体单元的中节点集中质量矩阵构造方法,并从理论上证明其精度优于HRZ集中质量矩阵.该中节点集中质量矩阵形式简单,非常便于推广到10节点四面体单元.此外,利用中节点集中质量矩阵含有主对角零质量元素的特点,通过静力凝聚建立了相应的动力分析降阶模型,在保证计算精度的同时可大幅提升计算效率.自由振动和时程分析结果均表明,对于三维20节点六面体单元和10节点四面体单元,中节点集中质量矩阵的计算精度明显高于HRZ集中质量矩阵.

锂渣再生混凝土框架梁柱中节点抗裂计算

为研究锂渣再生混凝土梁柱节点的抗裂性能,对6个锂渣再生混凝土中节点进行抗震性能试验,分析了梁柱截面高度比、锂渣掺量、核心区配箍率等因素对节点抗裂性能的影响.结果表明:随着截面高度比的增大,梁柱节点的开裂荷载增大,在节点核心区配置箍筋可以削弱其影响,锂渣再生混凝土梁柱节点的开裂荷载随核心区的配筋率提高呈增大趋势,掺入适量锂渣可以提高试件的开裂荷载.最后基于普通混凝土节点开裂荷载计算公式,提出了锂渣再生混凝土梁柱节点抗裂承载力计算公式,试验值与理论值吻合较好.

钢筋混凝土框架异型中节点抗裂性能试验研究

通过6个钢筋混凝土框架异型中节点试件在低周反复荷载作用下的试验研究，分析了节点核心区尺寸、轴压比等因素对异型节点抗裂性能的影响。研究表明，异型节点初裂时斜裂缝主要出现在由小梁和上柱构成的小核心区，核心区开裂荷载约为50％～60％极限荷载，抗裂性能较常规节点劣化，初裂阶段的剪力基本由小核心区混凝土承担，合理增大轴压比可以提高异型节点的抗裂承载能力。异型中节点由于大小梁刚度不同，反复荷载下柱端轴压力会发生波动。通过理论分析推导出柱端轴压力影响系数“的计算表达式，在此基础上提出包含系数α的异型中节点抗裂承载力计算公式，并通过国内外12个异型节点试件的19组试验数据对其进行验证，吻合良好。

RC框架变梁变柱中节点抗裂性能试验

为了研究RC框架变梁变柱中节点的抗裂性能，进行了6个变梁变柱中节点试件在低周反复荷载作用下的拟静力试验，分析了节点核心区尺寸、轴压比等因素对异型中节点抗裂性能的影响。研究结果表明：异型节点初裂时斜裂缝主要出现在由小梁和上柱构成的小核心区，小核心区开裂荷载为极限荷载的50％～60％；抗裂性能较常规节点劣化，初裂阶段的剪力基本由小核心区混凝土承担，增大轴压比可以提高异型中节点的抗裂承载能力。提出的变梁变柱中节点抗裂承载力计算公式，可供结构工程设计时参考。

低周反复荷载下型钢再生混凝土框架中节点抗震性能试验研究

为研究型钢再生混凝土框架中节点的破坏特征和抗震性能,进行4榀粗骨料取代率分别为0%、30%、70%、100%的1∶2.5模型试件的低周反复加载试验,观察其破坏形态和受力特点,对框架中节点的荷载-位移滞回曲线、骨架曲线、承载能力、强度退化、刚度退化、层间位移角、延性以及耗能能力等力学性能进行分析研究。结果表明:型钢再生混凝土框架中节点的典型破坏形态是节点核心区剪切斜压破坏;荷载-位移滞回曲线饱满,位移延性系数介于3.95~4.88;弹塑性极限位移角约为1/19~1/26;破坏时节点的等效黏滞阻尼系数介于0.322~0.335;随着再生粗骨料取代率的增加,型钢再生混凝土框架中节点的抗剪承载力和耗能能力有所降低,延性减小。但是相对于普通型钢混凝土框架中节点而言抗震性能降低不大。

纤维增强混凝土十字形柱中节点试验研究

本文通过对6个1/2缩尺的十字形柱中节点试件进行反复荷载试验,对比此类节点的破坏过程及破坏特点,分析滞回特征、位移延性、刚度退化、承载力、耗能能力,研究纤维对十字形柱中节点抗震性能的增强作用。试验研究表明:节点核心区使用纤维混凝土可以显著改善节点混凝土剥落状态、提高位移延性和承载力、减缓刚度退化。

钢骨及纤维增强混凝土异形柱中节点滞回性能

通过进行往复荷载作用下的T形钢骨、槽型钢骨、聚丙烯纤维、钢纤维增强的混凝土异形柱中节点试验研究,分析不同改善措施对混凝土异形柱中节点滞回性能影响。研究结果表明:在混凝土异形柱中节点核心区加入T形钢骨、槽型钢骨或掺入聚丙烯纤维、钢纤维均能使混凝土异形柱中节点的承载能力得到提高,使中节点的滞回特性得到改善。四种改善措施均能提高混凝土异形柱中节点受剪承载力,其中加入钢骨对提高混凝土异形柱节点的受剪承载力效果优于加入纤维的。

型钢超高强混凝土框架中节点抗剪承载力研究

为研究型钢超高强混凝土(SRHC)框架中节点的抗剪承载力,对12榀SRHC框架中节点试件进行低周反复加载试验。试验结果及相关文献分析表明轴压力系数、配箍率及型钢是影响节点抗剪承载力的主要因素。建立考虑以上因素的SRHC框架中节点抗剪承载力计算模型,分别考虑型钢腹板、核心区与非核心区混凝土斜压柱以及桁架机制对节点抗剪的贡献。选取包括文中试验在内的3组型钢混凝土框架中节点试验,分别采用文中抗剪模型和我国相关规范中的计算公式预测其抗剪承载力。对比研究表明:规程JGJ 138—2001能合理地预测普通强度混凝土的SRC柱-RC梁框架节点的抗剪承载力,但对于高强或超高强混凝土的SRC柱-SRC梁框架节点的计算偏于不安全;规程YB 9082—2006计算结果过于保守;文中模型的抗剪承载力计算公式能合理地预测不同混凝土强度的型钢混凝土框架中节点的抗剪承载力,适用于SRHC框架中节点的抗剪设计。

性能增强再生混凝土框架中节点抗震性能试验

为提高再生混凝土框架结构中节点的抗震性能,利用微硅粉和混杂纤维对再生混凝土进行性能增强,对4根相同轴压比、配筋率和再生骨料取代率条件下,不同微硅粉和混杂纤维掺量的框架柱中节点进行低周反复荷载下的抗震性能试验,对比研究普通再生混凝土与性能增强再生混凝土的破坏形态、滞回特性、延性性能、耗能特性以及变形特点等问题.试验结果表明:性能增强再生混凝土节点破坏过程均经历了初裂、通裂、极限和破坏四个特征阶段;在破坏形态、滞回曲线、延性性能、节点变形及耗能特性方面,性能增强再生混凝土均优于普通再生混凝土,尤其在破坏形态和延性方面表现突出;微硅粉和混杂纤维含量的提高,性能增强效果有下降趋势;经微硅粉和混杂纤维性能增强再生混凝土节点抗震性能明显提高,可在有抗震设防要求地区的结构中使用.

穿斗式木结构中节点的抗弯性能试验研究

以西南传统民居穿斗式木结构穿销中节点为研究对象,设计制作了2个足尺横向中节点和2个足尺纵向中节点模型试件,分别对两类节点进行单调加载和低周往复加载试验,得到两类节点的破坏模式、抗弯承载力、抗弯刚度、延性和耗能能力。结果表明:横向中节点主要在榫卯挤压区域发生嵌压塑性变形以及在木销受荷区域发生弯剪变形,纵向中节点易在榫颈位置发生折断破坏;横向中节点的初始刚度较纵向中节点高,横向中节点的抗弯承载力可达纵向中节点的2倍;横向中节点和纵向中节点的滞回曲线均表现出明显的捏拢和滑移现象,横向中节点的耗能能力较强;穿斗式木结构横向中节点和纵向中节点都具有良好的变形能力,横向中节点表现出较好的延性,但纵向中节点的延性很低;纵向中节点是穿斗式木结构中的薄弱节点,需要在穿斗式木结构的安全维护中重点关注。

粘钢与碳纤维布加固框架中节点对比试验研究

通过6个足尺框架中节点(2个粘钢加固,2个碳纤维布加固,2个未加固)在低周反复荷载作用下对比试验,对比分析了节点区破坏特性和滞回曲线,以及节点区梁柱纵筋、混凝土、钢板和碳纤维布的应力水平。结果表明:粘钢加固能明显提高中节点抗剪承载力,碳纤维布加固能有效改善中节点的抗震性能。为改进和选择合理的框架中节点加固方案提供了试验依据。

高强混凝土框架结构中节点抗震性能

为研究高强混凝土框架结构中节点的抗震性能,对10根留有施工缝的高强混凝土框架结构中节点进行了低周反复抗震性能试验.研究了轴压比、节点核心区混凝土的强度等级、柱中混凝土在梁中的延伸长度等对梁柱中节点抗震性能的影响,对构件的破坏特征、承载能力、延性性能、滞回曲线进行了对比分析.研究结果表明:所有试验构件均为梁端受弯破坏;柱中混凝土在梁中的延伸长度对滞回曲线的形态、屈服荷载和最大荷载都没有显著影响,但是对节点的延性性能影响比较大.根据试验结果和分析,并考虑到实际施工因素,取用1.5h为柱中高强混凝土延伸到梁中的最佳延伸长度.

配置600MPa钢筋高韧性混凝土框架中节点变形性能

通过对配置600 MPa级高强钢筋高韧性混凝土框架梁柱中节点进行拟静力试验研究,对比分析高强钢筋高韧性混凝土框架梁柱中节点的破坏特征、节点核心区剪切变形、梁端塑性铰变形及各种变形组成比例等。研究结果表明:配置600 MPa级高强钢筋高韧性混凝土中节点的破坏特征比普通混凝土节点得到显著改善,节点核心区剪切变形得到减小,梁端转动能力得到增加。减小配置600 MPa级高强钢筋高韧性混凝土框架梁柱中节点轴压比或剪压比、增加配箍特征值能够改善节点核心区的剪切变形,提高梁端塑性转角,从而提高配置600 MPa级高强钢筋高韧性混凝土框架梁柱中节点的变形性能。

钢结构仿古建筑双梁柱中节点的受力机理

为研究钢结构仿古建筑双梁柱中节点的抗震性能,对4个全焊双梁柱中节点进行了水平低周反复加载试验。通过观测试件在侧向力作用下的受力过程和破坏形态,分析双梁柱中节点的受力机理。根据梁截面形式的不同,将其分为箱型截面梁与工字型截面梁2类,依据仿古建筑独特的构造特点,将各试件节点核心区划分为上、中、下3个区域。通过量测各区域内的应变大小,分析该类结构节点核心区在侧向力作用下的受理机理及破坏模式,并建立双梁柱节点的斜压杆受力模型。试验结果表明:仿古建筑双梁柱节点的破坏形式主要为沿下核心区对角线的剪切破坏,并通过理论计算分析提出一种考虑轴压比与梁截面形式的双梁柱中节点抗剪承载力修正公式。

高强钢筋高韧性混凝土框架中节点抗震性能试验研究

对4个高强钢筋高韧性混凝土框架中节点进行低周往复加载试验,对比不同范围采用高韧性混凝土进行增强的节点与同条件下未增强的节点的承载能力、变形能力、滞回特性、刚度退化、耗能能力等抗震性能指标。结果表明,在节点中采用高韧性混凝土进行增强,可以改善节点破坏形态,提高试件的承载能力和变形能力,提高构件的抗震性能,由节点核心区延伸至1倍有效梁高范围内采用高韧性混凝土进行增强的节点对变形性能、刚度退化、延性和耗能能力增强效果最佳。

基于等效斜压杆机理RC框架变梁中节点参数分析

在已有试验研究的基础上,重点分析变梁中节点的破坏特点,结合该类非常规节点左右梁高不等的特性,提出决定变梁中节点破坏模式的等效斜压杆机理:节点区剪力由等效斜压杆机构承担,核心区混凝土达到极限抗压强度是等效斜压杆机构失效的标志。基于等效斜压杆机理,分析大小梁高差变化、混凝土强度等级等因素对变梁中节点抗剪性能的影响。结果表明:大小梁高差是影响变梁中节点受力性能的一个决定性因素,大小梁高差与柱验算截面高度比值为0.9时,变梁中节点抗剪强度达到最大,当大小梁高差大于一倍柱验算截面高度后建议按中间层边节点进行分析;提高混凝土强度等级可以有效提高变梁中节点抗剪强度,但当混凝土强度超过50MPa后该类非常规节点抗剪强度增加有限。

后掺骨料混凝土框架中节点抗震性能试验研究

通过对后掺率为0%、20%的后掺骨料混凝土框架中节点进行低周往复加载,研究其在不同轴压比下的抗震性能差异。研究结果表明:后掺率为20%与后掺率为0%的框架节点具有类似的破坏过程和破坏特征;提高轴压比可以减少节点核心区开裂、提高节点的早期刚度和耗能能力,但节点的延性会随之下降;与后掺率为0%的节点相比,后掺率为20%的节点具有更高的早期刚度,在达到峰值荷载后刚度退化更为明显,延性系数及等效黏滞阻尼系数略有降低,但仍具有良好的抗震性能。

核心区剪切破坏的RC变梁中节点受力模型研究

根据10个梁高不等钢筋混凝土框架中节点试件在低周反复荷载作用下的试验结果,分析了该类非规则节点的破坏过程和破坏特点.在试验研究的基础上,根据节点区梁柱传来外力的平衡条件,建议了核心区发生剪切破坏的钢筋混凝土中节点受力分析的数学模型,并应用该模型对变梁节点受力性能进行参数分析.研究结果表明:对于核心区发生剪切破坏的节点试件,节点剪力和层间剪力二者并非线性比例关系;梁筋与核心区混凝土二者间的粘结锚固是影响节点抗剪强度的关键参数.

型钢混凝土空间中节点受力性能有限元分析

采用有限元分析软件ABAQUS对型钢混凝土(SRC)梁柱平面节点试件的力学性能进行数值模拟,将模拟与试验结果对比,发现两者吻合较好,验证了模型的有效性.在此基础上,建立与平面节点对应的空间中节点有限元模型,研究SRC空间中节点在不同加载路径下的滞回性能、骨架曲线和延性性能,并进一步分析了楼板宽度、节点类型和轴压比等因素对中节点力学性能的影响.结果表明:与平面加载路径相比,空间加载使节点核心区产生双向耦合效应,从而降低了试件的承载能力;SRC空间中节点发生剪切破坏时,楼板宽度对其承载能力和变形能力影响较小;与中节点和边节点相比,空间角节点的极限荷载和位移均降低较多;随着轴压比增大,空间中节点变形能力有所降低.