采用可更换连接件的柱脚抗震性能试验研究

采用“π形”可更换连接件的自复位柱脚是一种同时具备更换能力与自复位能力的柱脚节点.根据7个试件的低周反复加载拟静力试验,对该种柱脚的抗震性能进行了研究.通过对各柱脚试件最终及局部破坏形态、滞回及骨架曲线、延性及耗能、刚度退化及预应力发展情况、残余位移及自复位能力以及特征部位应变的分析,对可更换连接件的材料、腹板厚度以及“π形”腹板两肢开孔情况对柱脚节点的抗震性能影响进行了分析.研究结果表明:采用Q160与Q235钢材连接件的柱脚节点分别在加载前期与中后期表现出良好的耗能性能;增大连接件翼缘厚度可以提高柱脚节点的峰值荷载、初始刚度及耗能能力,同时可减缓刚度退化速率;采用“π形”腹板两肢不开孔的连接件可提高柱脚节点的初始刚度及整体耗能;受损连接件震后可方便快捷地进行更换,且震后采用较厚翼缘或“π形”腹板两肢不开孔的连接件可较好地实现柱脚节点整体抗震性能的恢复.该新型采用“π形”可更换连接件的自复位柱脚节点抗震性能优异,可基本实现“中震不坏、大震可换、巨震不倒”机制.

π形开孔板连接件受剪性能试验研究

高性能组合结构中抗剪连接件的研究受到广泛关注,通过6组10个π形开孔板抗剪连接件试件在单调及重复荷载作用下的推出试验,研究其破坏模态、荷载-滑移曲线以及应力发展规律等。分析了贯穿钢筋、腹板间距、翼缘板的布置方向、连接件数量以及加载方式对π形开孔板连接件初始刚度和受剪承载力等力学性能的影响。结果表明:π形开孔板抗剪连接件的初始刚度较大,翼缘板的存在承担了大部分剪力,阻止了纵向贯穿裂缝的发展,提高了承载力;布置贯穿钢筋连接件的荷载-滑移曲线下降平缓,表现出较好的延性;随着腹板间距的减小,腹板间混凝土的套箍作用增加,提高了连接件的承载力;在重复荷载作用下,连接件表现出良好的受力和耗能能力。根据试验结果,提出了连接件承载力计算式,承载力计算值与试验结果吻合较好。

π形拼图板式抗剪连接件受剪性能试验研究

为了研究π形拼图板式抗剪连接件受剪性能,以布置贯穿钢筋、腹板间距、翼缘板的朝向、连接件高度及加载方式为变化参数,进行了5组9个组合构件的推出试验。试验结果表明:π形拼图板式抗剪连接件初始抗剪刚度较大,具有良好的延性及耗能能力;布置贯穿钢筋对π形拼图板式抗剪连接件受剪承载力影响较小,对改善组合构件的延性效果明显;随着连接件腹板间距的减小,组合构件的承载力及延性所提高;连接件翼缘板的朝向对组合构件承载力影响较大,翼缘板在下时,组合构件的延性下降明显;连接件高度对承载力影响较大,随着高度增加,初始抗剪刚度及延性增强;在重复荷载作用下,π形拼图板式抗剪连接件仍保留有较高的承载能力,表现出良好的耗能及延性。采用有限元分析方法对连接件受力、破坏模态、传力机制进行分析,利用多元线性回归的分析方法提出承载力计算式。

装配式高性能轻钢框架梁柱节点抗震性能试验

研发了装配式π形连接件和双L形带斜向加劲肋连接件轻钢框架梁柱节点,进行了10个足尺轻钢框架梁柱节点的低周反复荷载试验,包括7个π形连接件节点、2个双L形带斜向加劲肋连接件节点以及1个普通H型钢梁腹板栓接、翼缘焊接节点。设计参数包括节点构造,π肢长度以及框架柱的截面类型,比较了不同节点的破坏形态、滞回特性、承载力、刚度退化、耗能能力及应变特征。结果表明:π形连接件节点与普通H型钢梁腹板栓接、翼缘焊接节点相比,初始刚度和承载力显著提高;π形连接件节点与双L形带斜向加劲肋连接件节点相比,初始刚度和承载力明显提高;增大π肢长度可提高节点初始刚度及承载力;钢管混凝土柱节点比钢管柱节点的刚度及耗能能力明显提高;H型钢柱节点刚度低于钢管混凝土柱节点。π形连接件节点和双L形带斜向加劲肋连接件节点构造简单、便于装配、抗震性能优越,可用于低多层装配式轻钢框架结构,其设计思路也可用于其他装配式钢框架结构。