部分包覆钢-混凝土组合梁柱节点抗震性能试验研究

为研究不同连接构造的部分包覆钢-混凝土组合梁柱节点(PEC梁柱节点)的抗震性能,对2个PEC梁柱节点试件进行了拟静力加载试验,研究了低周往复荷载作用下PEC梁柱节点试件的破坏现象、滞回曲线、骨架曲线、延性、耗能能力和刚度退化等抗震性能。结果表明:强轴连接PEC梁柱节点的滞回曲线呈梭形和弓形,在达到极限承载力后仍能保持一定的延性和耗能能力;弱轴连接PEC梁柱节点牛腿与梁间的焊缝处发生破坏,未展现出预期的耗能能力,PEC梁仍在弹塑性状态,没有达到极限状态;PEC梁柱节点核心区混凝土替换为加劲肋板后,试件仍具有较好的承载力、延性和耗能能力,刚度退化规律无明显变化,且强轴连接节点与弱轴连接节点刚度变化规律基本一致;PEC柱牛腿设计过短会导致焊缝连接处断裂,试件延性和耗能能力得不到发挥,剩余刚度较大。

钢筋混凝土板柱节点冲切性能研究进展

为提高板柱节点冲切性能从而促进其工程应用,比较了各类抗冲切元件的不同布置形式、形状尺寸、几何参数以及组合形式对节点抗冲切承载力的影响,概括了受损板柱节点修复与加固的研究现状,梳理了不同开洞尺寸、距离、数量、形状及偏心荷载作用下开洞板柱试件抗冲切性能的研究成果,归纳了有无抗冲切钢筋和配置型钢剪力架板柱节点的抗冲切承载力计算方法以及基于机器学习的板柱节点冲切承载力预测方法。结果表明:各类抗冲切元件可通过改变布置形式、形状尺寸、几何参数以及元件组合从而改善板柱节点的冲切性能;板件开洞的尺寸越大、距离越远、数量越多,对节点的抗冲切性能越不利;基于数值模拟和规范改进得出的冲切承载力计算公式仅对特定试验有较高的预测精度,尚未形成较为统一的承载力计算公式,而基于机器学习的冲切承载力预测模型是未来研究的重点;需进一步开展关于受损板柱节点修复与加固方法的研究,对完善板柱节点抗冲切性能研究理论体系具有重要意义。

新型承插式螺栓连接柱-柱节点抗拉性能研究

为实现模块化钢结构单元房间的上下连接,提出一种新型承插式螺栓连接柱-柱节点,以有无注浆、承插深度为参数设计并制作3个足尺节点试件,并对其进行抗拉试验,分析了各节点的破坏形态、应变分布以及承载能力等,探讨了该新型节点的抗拉性能.建立了数值分析模型,进行了轴拉荷载作用下的受力性能参数化分析,研究了承插深度、螺栓直径及内套筒厚度对节点抗拉承载力的影响.基于高强螺栓的抗剪承载力,提出了适用于该新型节点的抗拉承载力计算公式.研究结果表明:该新型节点可将轴向拉力有效传递至高强螺栓,试件破坏时均出现高强螺栓群被剪断,灌浆节点试件发生破坏时,出现钢材与灌浆料界面的黏结破坏及螺栓周围局部灌浆料的压碎;高强螺栓群在拉力荷载作用下呈端部螺栓受剪较大、中心螺栓受剪较小的分布,试件破坏时,各螺栓承受的剪力趋于相等;灌浆节点与无浆节点相比,灌浆料与高强螺栓协同工作性能良好,弹性阶段最大摩擦力平均值提高64.4%,极限抗拉承载力提高14.1%;承插深度由300 mm增至500 mm,节点极限抗拉承载力提高80.9%;承插深度和螺栓直径对节点抗拉承载力影响较大,内套筒厚度对节点抗拉承载力的影响较小;根据提出的节点抗拉承载力计算公式得到的计算值与有限元模拟值吻合良好.

基于转动摩擦铰阻尼器的干式装配梁-柱节点抗震性能试验

基于转动摩擦铰阻尼器(RFHD),提出了转动摩擦耗能干式装配梁-柱节点(DRFDBJ)。为了验证DRFDBJ结构对于实现预期力学性能的可行性和合理性,以施加在摩擦片表面的螺栓预紧力(P_(c))为变量,开展了2个工况下的DRFDBJ试件低周往复拟静力试验研究。结果表明:DRFDBJ结构的力学性能主要由RFHD提供并控制,试验中节点呈现了稳定的承载力和理想的变形、耗能能力,并实现了预期的损伤集中;2个不同P_(c)水准下节点承载力的试验值与理论值误差不超过5%,通过调整P_(c)可实现节点承载力的调控,为DRFDBJ结构承载力的可调控提供了支撑。

不同气候条件下预应力木梁柱节点长期转角计算方法

梁柱节点长期转角是评估预应力木框架结构长期适用性能的重要指标,过量的梁柱节点长期转角会引起木梁竖向变形的增大,降低结构适用性;因此准确预测预应力木梁柱节点转角的时变规律是保证预应力木结构长期安全服役的重要前提。该文提出了不同气候条件下预应力木梁柱节点长期转角的数值计算方法,该方法包括木材水分传输、时变预应力计算、弹性转角计算、蠕变和环境变形计算、节点长期转角更新五个模块。随后利用长期试验数据验证了计算方法的准确性。最后,基于验证的数值计算方法分析了不同气候条件、木材初始含水率和构件尺寸对预应力木梁柱节点长期转角的影响规律,依据50年服役期内的最大转角蠕变系数评估了节点长期变形的性能等级。结果表明:该文所提出的数值计算方法与试验结果吻合良好;气候年平均相对湿度越大,节点发生中等或严重变形的比例越高;木材初始含水率越高,节点发生中等或严重变形的比例越低;构件理论尺寸越大,节点长期变形越小。

不同配筋率下钢筋混凝土板柱节点抗冲切承载力试验研究

为研究纵筋配筋率对普通钢筋混凝土板柱节点抗冲切承载力的影响,制作了4个配筋率分别为0.3%、0.7%、1.2%及1.8%的无腹筋板柱中节点并进行冲切试验,试验结果表明:随着配筋率的增加,板柱节点的初始刚度和极限承载力明显增加,试件的延性降低,破坏模式由弯曲破坏逐渐向冲切破坏转变;收集并整理了国内外269个板柱节点冲切试验的数据,通过与采用中国规范、美国规范、欧洲规范和日本规范抗冲切承载力计算公式计算结果的对比分析,进一步说明了在冲切承载力计算公式中考虑纵筋配筋率的必要性;通过对试验数据的回归分析,考虑包含纵筋配筋率在内的主要影响因素,建立了适用于钢筋混凝土无腹筋板柱抗冲切承载力的计算公式。

配置抗冲切钢筋的RC板柱节点受冲切承载力计算

为计算配有常用抗冲切钢筋(箍筋和栓钉)的钢筋混凝土(RC)板柱节点的受冲切承载力,结合梁斜拉破坏机理和修正压力场理论(MCFT)提出一种配有抗冲切钢筋的RC板柱节点的受冲切承载计算方法.首先根据MCFT推导出配有抗冲切钢筋的RC板柱节点的临界斜裂缝倾角计算式;然后,假定冲切破坏时临界截面周长范围内的抗冲切钢筋达到屈服强度,将临界斜裂缝倾角代入MCFT推导出板柱节点的受冲切承载力计算方法;最后,使用该方法和美国规范(ACI 318-19)方法计算62个配有抗冲切钢筋的RC板柱节点试验的冲切承载力,并分析了混凝土强度、板有效厚度、柱截面边长、抗弯钢筋配筋率及抗冲切钢筋配筋率对节点抗冲切承载力的影响.结果表明:由MCFT推导出的节点受冲切承载力计算值与试验值吻合较好,均值为0.96,变异系数为0.20;节点的冲切承载力与上述影响因素呈非线性正相关.该方法可用于配有抗冲切钢筋的RC板柱节点的受冲切承载力计算.

双阶受力干式装配梁-柱节点抗震性能试验研究

研究提出了一种双阶受力干式装配梁-柱节点(DADBJ)。该节点的关键组件是摩擦铰(RFH)和预设缝防屈曲钢板(SBRSP),具备2个受力工作阶段和损伤集中易修复的特性。为了验证DADBJ构造的合理性,揭示其双阶段受力工作机理,设计加工了DADBJ试件,以SBRSP的预设缝隙宽度作为试验变量,进行了2个工况的低周往复拟静力试验。结果表明:提出的DADBJ构造实现了预期的双阶段受力特性,第一阶段由RFH提供节点的力学性能,第二阶段由RFH和SBRSP共同提供节点的力学性能;DADBJ的损伤集中于芯板,通过更换SBRSP芯板对节点快速修复,节点的性能可恢复到初始状态;SBRSP的预设缝隙宽度可直接决定DADBJ第二阶段的启动位移;提出的DADBJ双阶屈服荷载理论公式和二阶启动位移理论公式精确度好。该研究可为装配式框架结构和多阶受力型结构的设计和研究提供参考。

无梁楼盖板柱节点设计要点及设计建议

文章阐述了无梁楼盖板柱节点的常用设计方法,介绍了设计方法在工程实践中的应用及设计中对板柱节点进行抗冲切加强的各种措施,探讨了无梁楼盖防连续倒塌的设计思路,并针对当前设计中的不足提出建议。

仿古建筑钢-混凝土双梁-柱节点力学性能

针对仿古建筑双梁-柱节点力学性能较差的问题,将其与黏滞阻尼器相结合,形成附设黏滞阻尼器的仿古建筑双梁-柱节点。为研究该类型试件的力学性能,共设计4个节点试件,包括1个仿古建筑单梁-柱节点对比试件和3个典型仿古建筑双梁-柱节点试件,其中2个试件为设置黏滞阻尼器的试件,1个为未设置黏滞阻尼器的试件,进行正弦波荷载快速往复加载试验,分析加载全过程中试件的破坏特性、破坏模式及钢筋应变变化,并对其恢复力曲线、骨架曲线及承载力等力学性能指标进行分析。结果表明:附设黏滞阻尼器可显著改善双梁-柱节点的力学性能,试件滞回曲线更为饱满,双梁-柱节点的极限承载能力提升16.4%~18.1%,延性系数提升13.5%~15.0%,骨架曲线下降段更为平缓。

超高层墙柱节点纤维增强自密实混凝土弯曲韧性研究

随着使用功能和设计要求的不断提高,超高层框架-剪力墙结构关键节点的配筋趋于复杂化,普通混凝土振捣困难,导致节点强度存在隐患。自密实混凝土(SCC)可实现无振动施工,解决墙柱节点的混凝土密实度问题,但也存在易收缩开裂、弹性模量小等缺陷。为此,选取不同种类纤维对自密实混凝土进行增韧改性,并通过坍落扩展度、坍落扩展时间、抗压强度、劈拉强度等试验评价其和易性及弯曲韧性。结果表明:掺入纤维会对新拌混凝土的和易性产生负面影响,其中端钩钢纤维与聚丙烯纤维影响最明显;掺入纤维会导致自密实混凝土抗压强度降低,劈裂抗拉强度与抗折强度提高;端钩钢纤维对SCC增韧改性效果最好,与对照组相比,7d和90d抗折强度分别提高61.54%和32.17%,7d和90d折压比分别提高57.48%和31.47%;玄武岩纤维相比其他四种纤维增韧改性效果最差。

碳纤维增强复合材料筋对“弱柱节点”抗震性能的影响研究

为研究“弱柱节点”内置碳纤维增强复合材料(CFRP)筋对节点抗震性能的影响,设计并开展不同CFRP筋配筋率的两组“弱柱节点”双向等幅低周往复荷载试验,研究此类节点的破坏类级及破坏形式方面的差异。试验结果表明:内置CFRP筋的配筋率是影响“弱柱节点”破坏程度的重要因素;“弱柱节点”内置CFRP筋时,CFRP筋配筋量越大,节点的承载力不一定越高,CFRP筋配筋率较低且采用小直径CFRP筋时,节点的承载力和变形性能均有所提高;“弱柱节点”内置CFRP筋,需要控制CFRP用量在合适的范围内,才能更好地改善和提高“弱柱节点”的抗震性能,实现结构纠错、容错,降低“弱柱”造成的结构抗震性能影响。

型钢混凝土梁柱节点施工技术及质量控制

型钢混凝土组合结构是在型钢外围包裹一层钢筋混凝土,这样的组合使得结构有了比传统钢筋混凝土结构更大的承载力、刚度和抗震性,并且也优于钢结构的防火及稳定性。型钢混凝土结构凭借着强度高、延性好,以及防火和耐腐蚀性能好的优势在高层及超高层建筑中已广泛应用。论文分析了型钢混凝土结构梁柱节点施工过程技术及质量控制难点及要点,结合项目实例,分析介绍传统的4种梁柱连接节点构造做法,并对传统做法进行优化组合,对优化后的施工及过程控制要点进行分析总结,在提升工程质量的同时提高施工效率,为同类型结构的工程施工提供指导作用。

基于OpenSEES的FRP加固装配式梁柱节点抗震性能研究

为研究FRP加固对装配式梁柱节点及整体框架结构抗震性能的影响,本文基于OpenSEES有限元程序,建立了某装配式梁柱节点的有限元计算模型,以相关试验为基础,比较验证了所建有限元模型的可靠性。同时选用合适的FRP约束混凝土本构关系来表征FRP对混凝土性能的提升作用,设计3种装配式梁柱节点FRP加固方案,并通过有限元数值模拟,分析比较了节点承载力、滞回曲线和位移延性的差异,考察了FRP包裹层数等因素对节点承载力的影响。随后对装配式框架结构设计了3种FRP加固方式,并选取3条地震波进行结构动力时程分析以考察结构抗震性能。结果表明:FRP环向包裹加固及纵向加固能分别有效提高节点的延性能力和承载能力;FRP加固的装配式框架结构具有更好的延性及耗能能力,能有效增强结构的整体抗震性能,为装配式结构FRP加固设计提供参考。

T形RC异形柱节点抗震性能有限元分析

影响异形柱节点抗震性能的因素较多,改变影响参数进行大量结构试验分析节点受力性能又不切实际。对已有异形柱节点抗震性能试验进行了有限元模拟,通过与试验数据对比验证其合理性后,以轴压比、混凝土强度和配箍率为影响参数分别设计了12个T形RC异形柱节点模型进行有限元分析。结果表明:提高轴压比,可提高梁端极限承载力,轴压比小于0.365时变形能力降低,超过0.365后变形能力又略有提升,轴压比提高后刚度退化加快、耗能能力下降;提升混凝土强度,可增大梁端极限承载力,但混凝土强度等级达到C60后提升效果甚微,且降低了变形能力,刚度退化加快,加载前期耗能能力下降,加载后期耗能能力有所提升;提高节点核心区配箍率,梁端极限承载力略有提高,变形能力提升,刚度退化加快,耗能能力下降。

新型装配式钢混组合梁柱节点受火温度场研究

对一种新型装配式钢混组合梁柱节点开展了足尺火灾试验,对比分析了节点梁和节点柱不同截面不同测点的温度场。同时基于有限元软件ABAQUS进行了梁柱节点受火下温度场的模拟分析,分析结果与试验结果吻合良好,验证了模型的可靠性。研究结果表明,1)新型装配式钢混组合梁柱节点在火灾下的温度场分布呈外高内低的趋势,在受火1h后,试件梁柱截面表层50mm以内的混凝土最高温度基本在400℃左右,而截面中心处温度均在200℃以下,预测梁柱节点的承载能力下降有限;2)梁端钢接头的存在会使梁温度场发生重分布;3)火灾下梁柱节点核心区温度较低,是相对安全的。

高温下钢筋混凝土梁-柱节点的力学性能演化机制

为研究钢筋混凝土框架梁-柱节点的火灾行为及其相互约束作用随温度的变化规律,开展了荷载-高温耦合作用下的钢筋混凝土框架梁升降温全过程的结构试验。在试验的基础上采用VULCAN程序进行了恒定荷载作用下框架梁单独受高温、梁-柱同时受高温,梁-柱节点弯矩-转角关系的火灾响应数值分析。结果表明,钢筋混凝土框架梁-柱节点的转动约束强度随温度的升高而降低,梁-柱节点转角峰值相较于弯矩峰值具有滞后效应。

锈蚀钢筋混凝土板柱节点抗冲切性能数值模拟

针对锈蚀钢筋混凝土(RC)板柱节点的抗冲切性能,考虑混凝土内部的非均质性和钢筋锈蚀的影响,建立了三维细观尺度数值模型;在模型中将混凝土视为由骨料、砂浆和二者之间界面过渡区组成的三相复合材料;锈蚀的影响从钢筋力学性能下降、保护层混凝土开裂退化及钢筋-混凝土黏结强度降低3个方面考虑;在验证模型合理性的基础上,对锈蚀RC板柱节点的冲切破坏行为进行了模拟,分析了破坏机理,并探讨了边界条件、冲跨比和锈蚀率等因素的影响。结果表明:三维细观模型可以较好地模拟锈蚀板柱节点的抗冲切行为;同尺寸板柱节点固支时的冲切承载力、峰值位移高于简支时,而两者刚度较为接近;随着锈蚀率的提高,板底钢筋网受拉范围增大,板破坏更加严重,固支与简支板柱节点的承载力下降减缓,刚度急剧下降,峰值位移增大,同时边界条件的影响减弱;固支试件的塑性变形能力受锈蚀率的影响较小;冲跨比越大的节点刚度、承载力越低,峰值位移越大,破坏后荷载下降越快,钢筋锈蚀对冲跨比大的节点承载力、刚度、峰值位移影响较小。

高温下装配式新型球柱节点受弯性能研究

节点高温性能与空间结构防火安全问题息息相关。基于非线性有限元软件ABAQUS建立了可靠的数值模型,进而探究装配式新型球柱节点在高温下的受弯承载性能。研究中考虑了温度、部件几何尺寸和荷载类型的影响,并通过破坏模式和机理分析,建立了受力分析模型,推导出高温下装配式新型球柱节点的受弯承载力公式。研究结果表明:(1)随着温度升高,装配式新型球柱节点的受弯承载力出现不同幅度的降低,且正、负弯矩作用下节点破坏模式和承载力计算方法呈现出明显差异;(2)装配式新型球柱节点计算公式能够有效评估节点的高温承载力,满足工程需要。

传统风格建筑钢-混凝土双枋-柱节点力学性能分析

目的研究传统风格建筑双枋-柱节点的破坏特征及力学特性。方法设计了3个典型传统风格建筑双枋-柱节点试件及1个单枋-柱节点试件,对其施加正弦波动力循环荷载,对其滞回曲线、骨架曲线、承载力及延性等进行分析。结果将传统风格建筑与黏滞阻尼器相结合,可显著提升传统风格建筑双枋-柱节点试件的抗倒塌能力及承载力,延性性能提高了12.7%,承载力提高了15.7%;双枋-柱节点试件承载能力及延性均高于单枋-柱节点。结论在雀替位置处合理设置黏滞阻尼器可显著改善传统风格建筑双枋-柱节点试件的力学性能。