采用钢套筒约束装配式混凝土节点的滞回性能

提出一种节点核心区采用钢套筒约束的装配式混凝土节点,实现梁柱节点的完全预制,提高结构的装配效率。约束钢套筒内沿梁上下部纵筋位置各设置一块可使柱钢筋穿过的内隔板,约束钢套筒外侧与梁纵筋连接。设计了3个采用钢套筒约束的装配式混凝土节点试件、1个现浇钢筋混凝土节点试件进行低周往复荷载试验,研究钢套筒厚度、轴压比等不同参数下装配式混凝土节点的滞回性能。结果表明:钢套筒约束装配式混凝土节点滞回性能优于现浇钢筋混凝土节点;钢套筒约束核心区屈服后预制梁端发生塑性铰破坏,钢套筒约束装配式混凝土节点性能可达到预期效果;钢套筒约束装配式混凝土节点在相同轴压比0.6作用下,钢套筒厚度对滞回性能影响不大;试件钢套筒厚度相同情况下,试件SPJ-3在轴压比0.3作用下,前期刚度下降。

装配式钢质耗能铰连接中开孔削弱钢板阻尼器滞回性能研究

提出一种装配式节点钢质耗能铰连接,对其关键部件开孔削弱钢板阻尼器,进行3种开孔削弱形式的试件轴向往复加载试验,考察开孔削弱钢板阻尼器的破坏模态,研究其滞回性能、骨架曲线、承载能力与延性性能等。探讨开孔削弱长度、开孔削弱宽度、宽厚比、厚度方向间隙等参数对钢板阻尼器滞回性能的影响。建立开孔削弱钢板阻尼器的简化力学模型,提出阻尼器滞回本构模型并对本构模型准确性进行验证。结果表明,阻尼器的开孔削弱钢板在开孔削弱处开裂或断裂,避免了面外屈曲的发生,实现塑性耗能与破坏模式可控;阻尼器滞回曲线饱满,承载力均高于297.31 kN,位移延性系数Δ/Δy均大于4.5,表现出良好的耗能能力、承载能力与延性性能;相比菱形开孔,竖缝开孔削弱阻尼器综合力学性能更优,建议开孔削弱长度a/L为0.25~0.55,开孔削弱宽度b/B为0.2~0.5,宽厚比为12.50~15.63,厚度方向间隙不超过2 mm;提出的开孔削弱钢板阻尼器滞回本构模型能准确地模拟阻尼器滞回性能。

可恢复功能预制装配式损伤可控钢质节点抗震性能试验研究

提出一种震损后可恢复功能预制装配式损伤可控钢质节点,该节点由带削弱型约束钢板阻尼器的损伤可控钢质铰、钢套筒约束节点核心区、预制混凝土梁柱等构成。进行预制装配式损伤可控钢质节点的低周往复荷载试验,然后在该试验的基础上仅更换钢质铰中破坏的削弱型约束钢板阻尼器,进行第2次试验,最后进行现浇钢筋混凝土节点在低周往复荷载下的对比试验。考察各节点的破坏模态、滞回曲线、骨架曲线、承载能力、强度退化、刚度退化、耗能能力和延性等抗震性能指标,通过预制装配式损伤可控钢质节点的2次试验抗震性能指标,探讨其震损后可恢复功能的工作性能。结果表明:预制装配式损伤可控钢质节点的破坏集中在钢质铰中可更换削弱型约束钢板阻尼器上;装配式节点破坏模态、损伤程度可控,具有良好的承载能力、耗能能力和延性等抗震性能;第2次试验中装配式节点前期刚度有所下降,但后期各项抗震性能与第1次试验基本一致,表明装配式节点在震损后其功能可恢复。

装配式可更换耗能铰滞回性能试验研究

提出一种可恢复功能装配式节点,由可更换耗能铰、约束节点核心区、预制梁柱等组成。可更换耗能铰为人工塑性铰,其滞回性能是装配式节点抗震性能的关键影响因素。将可更换耗能铰设置在装配式节点的预制梁与节点核心区外伸梁端之间,对其进行低周往复荷载作用下的滞回性能试验。在该试验的基础上仅更换耗能铰中破坏的金属阻尼器,进行第二次试验。考察可更换耗能铰的破坏模态、弯矩-转角滞回曲线、骨架曲线、承载能力、延性、能量耗散能力等抗震性能。通过两次试验的对比分析,揭示可更换耗能铰抗震性能的可恢复能力。结果表明:可更换耗能铰弯矩-转角滞回曲线饱满,转动能力与耗能能力强,延性良好,强度退化不明显;可更换耗能铰实现了装配式节点的损伤、破坏集中在耗能铰上,耗能铰耗散的能量占装配式节点耗散总能量的70%以上;两次试验中可更换耗能铰的各项抗震性能基本一致,说明更换破坏的金属阻尼器后,耗能铰抗震性能基本可恢复。

装配式混凝土框架结构的地震韧性发展动态与创新结构体系研究

分析了预制装配式框架结构在地震韧性方向的发展现状,探讨其在减震及可恢复功能结构方向的主要节点及连接形式的抗震研究进程,并提出一种新型可恢复功能全装配钢筋混凝土框架节点。新型节点主要由可更换损伤可控钢制铰和钢管约束核心区组成,可将节点的塑性铰外移至梁端的耗能铰上,引导结构形成合理失效模式,在“强节点弱构件”的抗震理念下,实现装配式框架结构的震损可修复功能。

近断层脉冲型地震动作用下高层摩擦摆基础隔震结构的减震性能研究

近断层地震动中长周期、短持时和高能量的加速度脉冲将对高层摩擦摆基础隔震结构的减震性能产生不利影响,考虑土-结构相互作用(SSI效应)后的隔震结构将产生动力耦合效应,可能进一步放大隔震结构地震响应。为此,通过一幢框架-核心筒高层摩擦摆基础隔震结构的非线性地震响应分析,考察近断层脉冲型地震动作用下框架-核心筒摩擦摆基础隔震结构的层间位移角、楼层加速度和隔震层变形等响应规律,揭示隔震体系的损伤机理。基于集总参数SR(sway-rocking)模型,分析不同场地类别与不同地震动类型对隔震体系动力响应影响规律。结果表明:高层摩擦摆基础隔震结构在近断层脉冲型地震动作用下的减震效果相比普通地震动减震效果变差,楼层剪力、层间位移角和隔震层变形等超越普通地震动作用下的1.5倍;对于Ⅲ和Ⅳ类场地类别,考虑SSI效应使隔震结构的地震响应进一步放大,弹塑性层间位移角随着土质变软增大尤为明显。

装配式耗能减震节点连接中削弱型约束钢板阻尼器滞回性能试验

为解决装配式框架节点与连接的抗震能力不足、震损后难修复等问题,提出一种新型装配式耗能减震节点连接,对其关键耗能减震部件-可更换削弱型约束钢板阻尼器进行低周往复加载试验,考察其承载能力、耗能能力、刚度退化与延性等滞回性能,揭示阻尼器的失效破坏机制,分析开孔削弱形式、削弱长度、钢板厚度以及约束套筒与削弱钢板的间隙等对阻尼器力学性能的影响。结果表明:可更换削弱型约束钢板阻尼器在削弱截面部位开裂或断裂,实现了阻尼器的塑性耗能与失效模式可控,具备良好的承载-耗能双重功能。在相同参数条件下狗骨削弱型约束钢板阻尼器的承载能力、耗能能力与延性性能优于竖缝开孔削弱型约束钢板阻尼器。削弱长度对延性与钢板侧向屈曲性能影响较大,钢板厚度对承载能力与刚度退化性能影响较大,而约束套筒与钢板间隙较大时,约束套筒不能有效发挥作用,易导致削弱钢板发生受压屈曲。

带翼缘狗骨削弱钢质铰的新型装配式节点设计方法研究

提出一种带翼缘狗骨削弱钢质铰的新型装配式节点,节点由预制梁、预制柱、翼缘狗骨削弱钢质铰和钢管约束核心区等构件组成,可实现装配式钢筋混凝土节点的塑性铰外移和损伤可控。提出两种类型翼缘狗骨削弱钢质铰,分别为T字型翼缘狗骨削弱钢质铰、工字型翼缘狗骨削弱钢质铰。通过研究翼缘狗骨削弱钢质铰力学参数,带翼缘狗骨削弱钢质铰的新型装配式节点的设计,销轴连接件连接设计,螺栓验算和焊缝验算等,提出了带翼缘狗骨削弱钢质铰的新型装配式节点设计方法,可为该类型装配式节点的研究提供理论参考。

带可恢复功能节点的装配式框架结构抗震性能

为实现装配式结构震损后能快速修复以恢复使用功能,提出一种带可恢复功能节点的装配式框架结构体系。利用ABAQUS有限元软件对可恢复功能节点进行数值模拟,探讨可恢复功能节点的作用机理,并将可恢复功能节点布置到装配式框架结构中形成可恢复功能装配式框架结构,考察整体结构的受力机理,可更换耗能铰、装配式节点核心区与梁柱部件的失效演化规律。结果表明,节点的失效主要是由于可恢复功能节点在削弱钢板处的损伤累积引起的断裂导致;与现浇混凝土框架及节点加强型现浇混凝土框架相比,可恢复功能装配式框架的承载能力更高、延性更好,通过可更换耗能铰的塑性变形耗散能量大幅度提高了结构的耗能能力,且结构的损伤破坏集中在削弱钢板上,有效地避免了预制梁柱和节点核心区的损伤。震后通过更换损伤耗能元件即可恢复结构的使用功能,实现了损伤可控和震后功能可恢复的抗震设防理念。

远场类谐和地震动作用下高层建筑新型组合隔震的减震性能研究

远场类谐和地震动包含丰富的低频成份,且在长持时的振动阶段的后期产生多个循环的脉冲,其可能对传统高层隔震结构产生类共振作用,导致铅芯橡胶隔震支座发生超限变形,上部结构倾覆失稳.提出弹性滑板支座、复位装置(LRB)与黏滞阻尼器组合而成的新型组合隔震系统,利用弹性滑板支座承担大的竖向荷载、复位装置(LRB)因不承担竖向荷载而获得更大的变形能力且起隔震层自复位作用、黏滞阻尼器对隔震层的过大变形进行控制.探讨地震波中的长周期成份,尤其是类谐和成份对传统基础隔震结构与新型组合基础隔震结构层间位移角、楼层加速度、隔震层变形与结构塑性铰分布等地震响应的影响.结果表明:远场类谐和地震动罕遇地震下传统铅芯橡胶基础隔震结构的层间位移角与楼层加速度相比抗震结构明显放大,且远场类谐和地震动设防烈度下其隔震支座就已超限变形;新型组合基础隔震结构有效地控制地震动下上部结构地震响应放大效应与隔震支座的超限变形,减小了结构塑性损伤,保证了隔震体系的有效性.