PEC柱-型钢梁框架异型内节点的抗剪性能试验研究

由于民用建筑外观及工业建筑生产工艺要求,部分包覆钢-混凝土结构因错位、变梁变柱等会形成异型内节点.为研究该类异型内节点的抗剪性能,以柱两侧梁错位高度、单侧梁截面高度增大等为变量参数,按1∶2缩尺比例设计制作了1个常规内节点和3个异型内节点模型试件,并完成低周往复荷载试验,分析了内节点的破坏形态、滞回耗能、承载能力、延性性能等指标.试验研究结果表明:各试件滞回曲线均呈现对称饱满的梭形;等效黏滞阻尼系数在0.598~0.618,位移延性系数在3.28~4.96,表现出良好的耗能性能及变形性能;因错位、变梁形成的异型内节点与常规内节点相比,承载力分别提升约6.1%、14.0%、15.0%;位移延性系数提升了约-26.6%、11.0%、-14.1%,延性性能规律不明显,耗能能力、强度和刚度退化变化不大;对于左右梁截面尺寸相同且完全错开(即错位高度大于梁高)的Ⅰ类异型内节点,可按T形边节点进行设计;基于节点域传力机理,建立了Ⅱ类异型内节点抗剪计算模型,并提出了抗剪承载力计算公式,试验结果与理论计算结果吻合较好.

钢管混凝土柱-环扁梁中节点静载试验研究

介绍了钢管混凝土柱-钢筋混凝土环扁梁中节点的构造和基本受力机理,以及环梁、环扁梁节点的静载试验结果。试验结果表明,通过合理设计,环梁、环扁梁节点能有效地传递框架梁、扁梁梁端的剪力和弯矩,具有良好的变形能力。

钢管混凝土柱-钢筋混凝土环梁节点设计方法

介绍了钢管混凝土柱-环梁中节点(环梁节点)在静载和低周反复荷载作用下的设计方法,其可靠性得到试验数据的证实。结果显示,在地震区推广应用钢管混凝土柱-钢筋混凝土环梁节点的结构体系具有较强的可行性。

CFST柱-RC环扁梁中节点静载试验研究——钢筋应变和承载力研究

介绍钢管混凝土(CFST)柱-钢筋混凝土(RC)环扁梁中节点(环扁梁节点)和CFST-RC环梁中节点(环梁节点)的制作及试验过程,给出这2个节点在静载作用下钢筋应变和承载力的试验数据。试验结果显示,环扁梁节点钢筋屈服的根数比环梁节点的多,环扁梁节点的材料利用率高于环梁节点;环梁节点和环扁梁节点均具有较好的延性。

钢管混凝土柱-环扁梁中节点低周反复荷载试验——钢筋应变和承载力研究

介绍钢管混凝土柱-环扁梁中节点(环扁梁节点)和钢管混凝土柱-环梁中节点(环梁节点)的制作和试验过程,给出了这2个节点在低周反复荷载作用下钢筋应变和承载力的试验数据。试验结果显示,环梁节点和环扁梁节点的框架梁(扁梁)梁端纵筋及环梁(环扁梁)纵筋大部分均屈服,材料得到充分利用;正向加载时,由于扁梁高度较小,出现裂缝后承载力退化较快。

预制装配式部分钢骨混凝土框架梁柱中节点抗震性能试验研究

预制装配式混凝土结构的节点连接方式是目前解决该技术推广的重点问题.提出了预制装配式部分钢骨混凝土框架结构的概念,即把钢筋混凝土框架结构分解成柱预制构件和梁预制构件两个部分,只在构件连接区和梁柱核心区设置钢骨,钢骨在混凝土构件中不连续,连接区为无筋钢骨混凝土.开展了3个预制装配式部分钢骨混凝土框架中节点试件的低周往复试验,并与两个相同工况的钢筋混凝土框架中节点试件进行了对比.对2种形式5个试件的破坏规律、滞回曲线、承载能力、刚度退化及延性进行了分析,发现预制装配式部分钢骨混凝土试件的承载力是相同配筋的钢筋混凝土试件的3倍,承载力及刚度退化缓慢,延性和耗能能力较好,说明装配式连接节点的设计可靠、抗震性能好,符合强节点、弱构件的抗震设计理念,可用于预制装配式混凝土框架结构的现场装配施工.

低周反复荷载下再生混凝土框架中间节点的受力性能

对足尺的3个再生混凝土框架中间节点与1个普通混凝土节点进行低周反复荷载试验,主要目的为考查在低轴压比情况下再生混凝土节点发生粘结滑移破坏的可能性。各试件符合"强柱弱梁、强节点"的设计原则。结果表明,在低轴压比情况下,再生混凝土节点试件发生显著的粘结滑移,延性性能和耗能性能差,不能满足抗震设计的要求,而相应的普通混凝土节点实现了梁铰破坏机制,延性和耗能性能良好。为获得良好的抗震性能,应对再生混凝土节点区锚固进行合理设计,如采用可靠的机械锚固措施,建议进一步开展再生混凝土框架节点区粘结机理和锚固措施研究。

不同强度混凝土梁柱节点承载性能研究

为了保证高层建筑混凝土梁柱节点核心区强度和承载性能,研究参考国内外经验数据,提出相应的方法,其中柱采用强度等级较高的混凝土,梁和节点区采用强度等级较低的混凝土,2个试件节点区采用角钢笼加强,并结合现行混凝土规范,论述了4个梁柱节点试件的试验结论,提出了梁柱节点的设计建议。

应变率对钢筋混凝土梁柱中节点动态性能影响的试验研究

受材料率敏感性的影响,钢筋混凝土构件具有率敏感效应。对三个钢筋混凝土梁柱中节点组合体抗震性能试验,采用位移控制方式加载,研究节点组合体裂缝发展、承载能力、变形能力等随加载速率的影响规律。研究结果表明:不同应变率作用下,节点组合体均发生弯剪破坏,但应变率提高后,节点组合体内的裂缝数量减少,裂缝分布更集中;节点组合体承载能力随应变率的提高而增大,受钢筋动态强度的影响,节点组合体屈服荷载较极限荷载增长更明显;相对低应变率作用,高应变率作用下节点组合体在破坏前的耗能增加;应变率提高后,节点组合体的刚度增大,但由于惯性力的影响,超过一定范围后,其刚度退化加剧,应变率提高对试件的刚度有不利影响;应变率提高后,黏结滑移更明显,但节点组合体的变形能力没有减弱。

钢筋混凝土框架结构梁柱中节点动态力学性能试验研究

受材料率敏感性的影响,钢筋混凝土构件具有率敏感效应,其受力性能在不同应变率水平下均有所不同。以往的研究多数集中于混凝土和钢筋材料率效应的研究,有关梁柱节点试件快速加载下的研究相对较少。研究了15个梁柱中节点在不同轴压比下的动态力学性能。运用二项式逻辑回归模型,预测了梁柱节点组合体的破坏形式,发现:随着应变率的提高,节点组合体内的裂缝数量不断减少,更倾向于单一主裂缝破坏;轴压比增大后,节点核心区的剪切变形以及斜裂缝与竖向轴力的夹角减小,应变率或轴压比增大后,节点组合体严重损伤部分发生转移;应变率的提高,对钢筋黏结强度起不利影响,钢筋滑移量随应变率的提高而增大。对比不同规范对节点抗剪承载力的计算公式发现,ASCE SEI 41-06规定的节点剪切强度因子偏高,ACI 352R-02规定的节点剪切强度因子较为合理,但ASCE SEI 41-06和ACI 352R-02都没有考虑轴压比对节点抗剪承载力的影响,相比之下GB50010-2010考虑了轴压比的影响,计算结果更合理。在拟静态设计公式中采用材料动态强度的方法计算其承载力,往往会过高估计梁柱节点的抗剪承载力,是偏于不安全的。通过多元线性回归分析,得到了不同应变率及轴压比下节点水平抗剪承载力增大系数的经验方程。

剪压比影响下配置HRB500E钢筋梁柱节点试验研究

由于高性能钢筋(HRB500E)具有良好的延性性能和抗震性能,本文拟对配置HRB500E钢筋混凝土梁柱中间节点的抗震性能进行相关研究。通过对3个梁柱中间节点足尺试件进行拟静力加载试验,研究剪压比对梁柱中间节点破坏模式、滞回特征和延性性能的影响。试验结果表明,配置HRB500E钢筋混凝土梁柱中间节点具有良好的抗震性能。随着剪压比的增加,试件的破坏模式发生转变,即由梁端弯曲破坏变为节点核心区剪切破坏;试件的滞回曲线所包围的面积明显增加,并且在加载后期时,试件滞回环的峰值荷载退化变快。同时,随着剪压比的增大,试件的梁屈服荷载和最大荷载显著增大;试件的梁屈服位移也逐渐增大,而屈服位移的增大引起了梁柱中间节点延性系数的减小。

掺复合镍铁渣混凝土梁柱中节点变形特性

针对掺复合镍铁渣混凝土与水平钢筋的粘结强度弱于普通混凝土的情况,基于试验研究复合镍铁渣混凝土梁柱中节点的变形特性.节点变形主要归结为附属梁体的弯曲变形和梁纵筋滑移引起的梁柱界面附加转角变形.从试验现象来看,梁体的弯曲变形并不明显,而梁柱界面附加转角变形明显.采用数值方法分析了不同复合镍铁渣掺量下梁柱界面附加转角变形值,研究表明,随着复合镍铁渣掺量的增加,梁柱界面附加转角增加,占整体变形较大比例.为此提出了梁端等效塑性铰模型,确定塑性铰长度与梁长、复合镍铁渣掺量、梁纵筋直径之间的关系,用于评估复合镍铁渣混凝土梁柱中节点的极限变形能力.

简化的软化桁架模型在钢筋混凝土梁柱内节点设计中的应用

简化的软化桁架模型源于拉压杆的概念,满足带裂缝混凝土的平衡条件、相容条件和本构关系。文中用简化的软化桁架模型对钢筋混凝土梁柱内节点进行抗剪强度分析,提出了用简化的软化桁架模型设计钢筋混凝土梁柱内节点的步骤。同时,通过对一个钢筋混凝土梁柱内节点的验算,证明了所提出模型的有效性和可行性。

梁纵筋黏结状况对矿渣地聚物混凝土梁柱中节点抗震性能的影响

为了研究梁纵筋黏结状况对矿渣地聚物混凝土梁柱中节点抗震性能的影响,制备了1个普通混凝土梁柱中节点试件及3个不同黏结状况的矿渣地聚物混凝土梁柱中节点试件,开展了低周反复加载试验;分析了节点试件裂缝发展趋势、破坏模式、滞回曲线以及梁纵筋应变值的变化;讨论了节点试件的延性、强度、刚度、耗能能力及节点核心区剪切变形等抗震性能。结果表明:在低周反复荷载作用下,较低的梁纵筋黏结强度和较大的节点梁纵筋滑移量使得矿渣地聚物混凝土中节点抗震性能比普通混凝土中节点差;增大轴压比或增大节点梁纵筋贯穿段长度能改善矿渣地聚物混凝土中节点梁纵筋的黏结状况,从而改善其抗震性能;针对GB 50010—2010《混凝土结构设计规范》关于矿渣地聚物混凝土中节点黏结状况限制条件的空白提出了建议值。

单调反对称荷载下钢筋砼梁柱中节点数值分析

本文采用ABAQUS对单调反对称荷载作用下的钢筋混凝土梁柱中节点进行了数值模拟。首先分析了损伤因子和模型网格大小对梁端荷载–位移曲线的影响;其次从试件的梁端荷载-位移曲线、破坏模式、邻近节点区梁端受拉纵筋应变3个方面对比分析了有限元计算结果与试验结果,验证了有限元模型的有效性;最后重点研究了不同轴压比和不同核心区配箍率下单调反对称荷载的钢筋混凝土梁柱中节点的钢筋力学行为。研究结果表明:受压损伤因子大小对梁端承载力有明显影响,而受拉损伤因子对梁端承载力的影响可以忽略;邻近节点区梁端纵筋在柱顶轴力施加过程中(梁端未施加荷载)就产生了拉应变;节点核心区箍筋在低轴压比下产生显著应变的时间要早于高轴压比下;处于节点核心区中部区域箍筋应变较其上下箍筋应变大。

RC梁-柱中节点核心区剪切破坏及尺寸效应数值分析

钢筋混凝土梁-柱中节点核心区剪切破坏具有脆性特征,因而其抗剪强度可能存在尺寸效应.在已开展的物理试验研究基础上,采用数值试验方法扩展讨论了结构尺寸(节点最大截面尺寸为900 mm×900 mm)、轴压比和体积配箍率对钢筋混凝土梁-柱中节点破坏机制与失效模式的影响,并揭示了它们对剪切强度尺寸效应的影响规律.研究结果表明:(1)单调加载下,梁-柱中节点展现为核心区的脆性剪切破坏,名义剪切强度具有明显尺寸效应;(2)轴压比的增大可提高中节点的抗剪承载力,同时强化了剪切强度的尺寸效应;(3)体积配箍率的增大将增强节点的抗剪承载力,但会削弱剪切强度的尺寸效应.此外,经典的Ba?ant材料层次尺寸效应律可描述中节点剪切破坏的尺寸效应行为,但其无法描述轴压比与配箍率的定量影响.

隔板贯通式箱型柱-H型钢梁节点循环加载试验和破坏机理分析

对4个双折线隔板贯通式箱型中柱-H型钢梁节点和1个常规节点进行了低周往复循环加载试验,基于考虑焊接缺陷和焊接残余应力的结构钢椭球面断裂模型及偶联的椭球面屈服模型的断裂机理分析,对比研究了双折线扩大头构造对隔板贯通式箱型中柱-H型钢梁节点破坏模式、延性、承载力、刚度退化和耗能性能的影响,揭示了隔板贯通式箱型中柱-H型钢梁节点在强震时断裂和屈服的演化规律。结果显示,常规节点在几何不连续的梁翼缘对接焊缝侧边脆断,节点塑性转角约为0.02rad,达不到FEMA要求的0.03rad。双折线扩大头型节点在隔板折线段内形成塑性铰,节点塑性转角达到0.03rad,承载力和耗能性能较常规节点分别提高10.1%~27.7%和65.5%~123.6%。双折线扩大头构造和梁翼缘对接焊缝移至远离节点区的措施,减缓了节点区的几何突变和应力集中,规避了节点区焊缝过于密集和焊接热影响区的交叉影响,防止了节点过早脆断。该文给出了双折线扩大头节点的构造设计建议。

方钢管混凝土柱与U形钢-混凝土组合梁穿心式连接抗震性能试验研究

为研究方钢管混凝土柱与U形钢-混凝土组合梁穿心式连接的抗震性能,以节点域焊接构造及轴压比为试验参数,对缩尺比为3/4的2个中节点和2个边节点试件进行低周反复循环加载试验。通过研究试件的破坏模式、滞回曲线和骨架曲线等,分析其延性、承载力、刚度和强度退化及耗能能力。研究结果表明:该连接的典型破坏模式为U形钢-混凝土组合梁下翼缘及腹板鼓屈、组合楼板压溃和节点域穿心槽钢断裂;各试件的滞回曲线较饱满;试件的位移延性系数μ为2.1~3.3,弹性层间位移角θ_(y)为1/71~1/54,弹塑性层间位移角θ_(u)为1/30~1/16,等效黏滞阻尼系数ζ_(eq)为0.15~0.21,变形能力较好,具有一定耗能能力;轴压比对试件的耗能能力和承载力影响较小,节点域穿心槽钢交汇处未焊接的试件变形能力较好,但承载力明显降低;且中节点试件的承载力和总耗能明显高于边节点试件的。

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。