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。

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.

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。

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。

再生混凝土框架中节点抗震性能试验研究

文章通过2榀再生混凝土框架中节点试件在低周反复荷载下的加载试验,对其破坏形态、滞回特性、位移延性、耗能性能、刚度退化等进行了研究。结果表明,再生混凝土节点受力和破坏过程可分为初裂阶段、通裂阶段、极限阶段、破坏阶段。节点核心区剪切破坏时,表现出明显的脆性性质,施加适宜的轴压力可以延缓核心区的开裂。再生混凝土试件具有良好的延性和一定的耗能能力,依据现行规范及构造措施要求可以用在抗震设防地区。

基于MCFT的高强轻骨料混凝土框架中节点受剪承载力计算方法

根据低周反复荷载作用下不同轴压比的4个不同核心区配箍率高强轻骨料混凝土框架中节点抗震性能试验结果,主要研究了该类构件的破坏特征以及受剪性能。在试验研究基础上,结合高强轻骨料混凝土破坏特性,选取合适的节点受剪核心区,修正骨料粒径计算参数,建立了基于修正压力场理论(MCFT)的高强轻骨料混凝土框架中节点受剪承载力计算模型,同时收集13个轻骨料混凝土框架中节点试验结果,应用该模型计算了包含17组该类构件的受剪承载力,并将理论值与试验值进行比较分析。结果表明:该类构架的破坏特征与普通混凝土中节点破坏特征类似,均经历了初裂、通裂、极限和破坏4个典型破坏阶段,且试验结果与应用基于修正压力场理论的高强轻骨料混凝土框架中节点受剪承载力计算模型计算结果之比的均值为0.907,方差为0.008,两者吻合较好,验证了模型的准确性与合理性,该模型可以应用于该类构件的极限受剪承载力计算,同时该理论有明确的力学理论和计算过程,可以较为清楚地反映构件初裂、通裂、极限阶段的受力过程。

不设横向加劲板箱形柱钢框架中节点有限元分析

为了更好地了解不设横向加劲板箱形柱钢框架中节点的实际受力状态和破坏特征，建立了该节点的ANSYS有限元模型，对钢框架梁、柱翼缘板的受力、变形等进行了有限元分析，研究了该节点的破坏现象，分析了钢梁翼缘与箱形柱翼缘板域的应力分布。最后，将3个试件的试验分析和有限元分析进行了比较，以期对此类节点的分析和研究提供参考。

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。

高强钢筋钢纤维混凝土框架中节点抗震性能试验研究

为研究配置高强钢筋梁柱节点抗震性能同时改善配置高强钢筋所引起的框架节点梁筋滑移量大的问题,在混凝土中加入钢纤维应用于节点的不同范围,对2个配置HRB600/HRB400钢筋的普通混凝土节点和2个配置HRB600钢筋的钢纤维混凝土节点进行低周反复荷载试验,探究钢筋强度、钢纤维范围对框架中节点抗震性能的影响。对比分析框架中节点的破坏特征,研究节点耗能能力、累积损伤、位移延性、梁筋滑移量等抗震性能指标。研究结果表明,所有试件均发生节点核心区剪切破坏,提高节点的梁钢筋等级能够显著提高节点的承载能力和耗能能力,但梁筋滑移量增加。在节点构件中采用钢纤维混凝土整体增强或局部增强均能够有效减少裂缝宽度和梁筋滑移,改善配置HRB600钢筋节点的破坏形态和滞回性能,提高耗能能力和延性性能,减轻累积损伤程度并减缓刚度退化。

不同配筋附加角钢板的预应力装配框架中节点抗震性能试验研究

通过对不同配筋率下现浇钢筋混凝土中框架节点和附加角钢板的预应力装配式混凝土中框架节点的低周反复荷载试验,研究了不同配筋率下现浇钢筋混凝土中框架节点和附加角钢板的新型预应力装配中框架节点的裂缝发展、破坏形态、滞回曲线、骨架曲线和刚度退化曲线等抗震性能指标。结果表明:附加角钢板的新型预应力装配式中框架节点具有良好的抗震性能,提高配筋率在一定程度上可以提高节点的抗震性能。

修正的Park-Ang性能增强再生混凝土框架中节点地震损伤模型

通过对3个足尺性能增强再生混凝土(EC-RAC)框架中节点进行低周反复加载试验,分析其结构模型地震损伤演化过程,确定其震后实际损伤状态与损伤指标。同时,针对传统钢筋混凝土Park-Ang双参数损伤模型无法准确描述加载位移大于100mm后EC-RAC框架节点模型的损伤演化与累积行为的缺点,本文提出了一种修正的Park-Ang双参数损伤模型,并基于前述试验结果,拟合了纤维项系数、位移项系数、能量项系数。最后,利用所提出的损伤模型,以HF-RAC2为例进行损伤指标误差分析,结果表明:平均误差在6%以内,即所提出的双参数损伤模型能够适用于EC-RAC框架节点地震损伤与评估分析。

PEC柱-型钢梁框架中节点抗震性能试验研究

为研究部分包裹混凝土(PEC)柱-型钢梁框架中节点的抗震性能,以端板厚度、柱翼缘宽厚比以及是否增设背垫板为参数,对4榀焊接H形钢部分包裹混凝土柱-型钢梁框架中节点进行低周反复荷载试验,分析其破坏模式、承载力、滞回性能及延性等。并以此为基础,建立有限元拓展模型。试验和有限元结果表明:各节点滞回曲线均为饱满的梭形;节点处梁翼缘、腹板变形明显,节点域出现塑性铰;端板厚度由18 mm增加到24 mm,节点承载力提升7.1%;柱翼缘宽厚比由8减小到6,节点承载力提升17.3%;增设背垫板后,节点承载力提升14.2%;加载过程中节点刚度退化稳定,屈服后承载力退化系数约为0.9;节点位移延性系数介于3.72~5.34之间,等效黏滞阻尼系数介于0.537~0.619之间;节点破坏时,层间位移角介于1/26~1/24之间,变形性能满足抗倒塌设计要求。基于节点受力分析,建立节点域抗剪计算模型,提出PEC柱-型钢梁框架中节点受剪承载力计算公式,计算结果与试验值及有限元模拟结果较为吻合。

装配式内置圆钢管混凝土异形柱-叠合梁框架中节点斜向加载抗震性能试验研究

相对于工程轴斜向的地震作用是影响框架结构"强柱弱梁"破坏机制的重要因素之一。为研究装配式内置圆钢管混凝土异形柱-叠合梁框架中节点斜向地震作用反应,设计制作了3个足尺装配式中节点试件,并进行斜向45°加载。试验变化参数为轴压比(分别为0.2、0.3、0.4),通过水平低周往复荷载试验,分析其破坏形态、滞回性能、耗能能力、刚度退化等。结果表明:框架中节点破坏形态符合建筑抗震设计规范中"强节点、弱构件"的要求,节点安全可靠;轴压比为0.2~0.4时,随着轴压比的增大,试件承载力增大,延性提高;内置圆钢管混凝土的存在能够有效减缓刚度的退化速率;装配式内置圆钢管混凝土异形柱-叠合梁框架按照工程轴方向进行抗震设计可满足"强柱弱梁"破坏机制要求。

半刚性梁柱连接中框架节点抗震试验研究

摒弃传统的梁端对称加载方式,采用更符合实际受力特点的柱端加载,对剖分T型钢连接的中框架节点进行低周反复荷载试验研究。试验结果表明:加载过程中T型件翼缘与腹板交界处的应力最大,最先形成塑性铰;柱翼缘和梁翼缘在加载过程中均处于弹性阶段,而节点域的剪切应变达到了屈服应变。通过测量发现梁柱相对转角达到了美国规范的要求,并且由滞回曲线和骨架曲线可知该节点具有较好的延性和耗能特性。

钢筋活性粉末混凝土框架节点抗震性能试验研究

活性粉末混凝土是一种具有超高强度、韧性和耐久性的水泥基复合材料,为了研究活性粉末混凝土框架节点的抗震性能,对4个活性粉末混凝土梁柱节点试件进行了低周反复荷载试验,研究了活性粉末混凝土梁柱节点的受剪破坏模式、承载力、滞回特性、延性、耗能、强度和刚度退化等抗震性能。结果表明:活性粉末混凝土框架节点具有较高的抗裂强度,节点区裂缝开展路径较多,多为细小裂缝,混凝土剥落较少,试件破坏时完整性较好;当达到最大荷载后,刚度退化和强度退化较为缓慢;节点的变形及耗能能力较强,试件破坏时的剪切变形为峰值荷载时变形的2.23~8.56倍,试件的平均等效黏滞阻尼系数为0.137,黏滞阻尼系数高于普通混凝土和高强混凝土节点。采用活性粉末混凝土可以改善框架节点的剪切延性和耗能能力等抗震性能,降低核心区箍筋率,便于施工。

新型装配式混凝土框架连接节点抗震性能试验

为推广装配式混凝土框架结构的应用,提出3种不同的新型装配式钢筋混凝土框架中节点连接形式,进行低周往复荷载试验。对比各试件的破坏形态、滞回性能、刚度退化、累积耗能和节点剪切变形等抗震指标。研究结果表明:采用方钢管连接的装配式混凝土节点呈现梁端弯曲破坏,采用工字钢连接或对拉螺栓连接的节点呈现节点核心区剪切破坏。采用方钢管的连接形式既能改善节点核心区的破坏形态,又能提高其承载能力、变形能力、耗能能力和梁端转动能力,同时显著改善节点的滞回特性,减小核心区的剪切变形。在弹塑性和塑性变形阶段,采用方钢管连接形式的装配式混凝土节点的抗震性能优于工字钢连接和对拉螺栓连接的节点。此外,采用工字钢连接形式比对拉螺栓连接形式的节点具有更高的承载能力、耗能能力和较小的核心区剪切变形。

桁架式钢骨混凝土框架节点受剪性能试验研究

为研究轴压比以及配钢率对桁架式钢骨混凝土框架节点受剪性能的影响,制作了5个核心区剪切破坏的桁架式钢骨混凝土框架中节点,研究不同轴压比和用钢量对节点极限承载力、抗震性能及破坏形态的影响。基于有限元软件ABAQUS,对5个桁架式钢骨混凝土框架节点模型开展了力学性能分析。结果表明:所有构件的破坏形态全部为核心区剪切破坏;提高轴压比对于构件的极限承载力有积极作用,但会使其耗能能力和延性降低;节点核心区配置交叉斜腹杆角钢可提高构件的极限承载能力以及抗震性能;通过分析参数可得,提高轴压比以及混凝土抗压强度、增加核心区交叉斜腹杆的尺寸并且提高其屈服强度都会提高节点的极限承载力;推导了桁架式钢骨混凝土框架节点的抗剪承载力计算公式,经验证计算值与实测值和模拟值相近,可为工程设计提供理论参考。

装配式混合连接混凝土框架抗震性能数值模拟

装配式连接传力可靠性是保证装配式结构整体性能的关键,为此,提出了装配式混凝土框架混合连接方式。以混凝土框架中节点为研究对象,采用ABAQUS有限元分析软件按照1∶1.6缩尺比例建立了装配式混凝土框架混合连接节点模型和对应现浇对比试件模型,并对其进行恒定轴压比下的抗震性能模拟。基于模拟结果整理,对比分析试件的滞回性能、刚度退化、耗能能力、应力云图。研究结果显示:采用装配式混凝土框架混合连接节点试件的承载力、抗侧刚度、耗能能力与现浇试件接近,且梁端塑性铰区发展进程减缓,耗能能力更优,证实了该新型连接方式可实现近似现浇整体性效果。

再生混凝土框架梁柱中节点抗震性能试验研究

通过3个再生混凝土框架梁柱中节点试件在低周反复荷载下的加载试验,对其破坏形态、滞回性能、延性特征、刚度退化等进行了研究,为再生混凝土结构的工程应用提供试验依据和理论基础。研究结果表明:再生混凝土节点受力和破坏过程可分为初裂阶段、通裂阶段、极限阶段、破坏阶段;节点核心区剪切破坏时,混凝土多沿再生骨料新老砂浆界面呈酥松状破坏,表现出明显脆性性质;增加箍筋数量,可以提高节点核心区的受剪承载力;在核心区发生剪切破坏前,梁根部纵筋能够充分发挥变形能力,滞回曲线较为丰满;施加轴向压力,可延缓节点裂缝的开展,抑制梁纵筋黏结滑移,有助于提高试件的抗震性能;再生混凝土试件具有一定的延性和耗能能力,通过合理的设计可以用在抗震设防地区。

钢筋混凝土框架异型中节点抗震性能影响因素分析

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,分析节点核心区尺寸、轴压比等因素对异型节点抗震性能的影响。研究表明:上柱截面发生变化对异型节点抗震性能的影响不明显,当其变化量小于1/6柱高时,即Δhc<hc/6,可忽略其不利作用;小梁截面发生变化对组合体试件的抗震性能影响较大,当大小梁截面高差在1/6柱高到2/5梁高时,即hc/6<Δhb<2hbl/5,随着大小梁高差的增大,组合体的抗震性能将逐渐改善;当2hbl/5<Δhb<hbl/2时,随着大小梁高差的增大,组合体的抗震性能将逐渐劣化;当Δhb>hbl/2时,建议按中间层边节点考虑。此外,轴压比增大对异型节点通裂阶段后组合体试件的抗震性能产生不利影响,对该类节点进行抗震设计时,建议轴压比应小于0.3。