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.

框架结构异形柱-柱节点有限元分析

以某工程的装配式结构为原型设计柱-柱节点模型,对框架结构异形柱-柱节点进行有限元分析,研究结果表明:在开裂阶段,钢筋没有屈服,无明显应变;进入屈服阶段,随着荷载的逐渐增加,受拉区混凝土的裂缝不断发展;极限阶段,柱子的变形明显变大,受压区高度减小,混凝土底部受压区被压碎。整个过程中上下柱连接区域未出现明显的破坏,异形柱-柱节点连接性能良好。

装配式型钢混凝土柱连接节点抗震性能研究

结合相关研究成果,提出了一种新型的柱-柱连接节点,将柱与柱的接头位置设置在反弯点处,与之前的梁柱节点分开,接头处全部采用焊接方式,承载性能更好更易于施工。同时利用有限元软件,对其进行数值模拟。通过拟静力分析,并引入现浇型钢混凝土柱和现浇钢筋混凝土柱进行对比,发现新型装配式型钢混凝土具有良好的抗震性能,可以为相关设单位参考。

一种新型柱-柱连接节点的装配式柱试验研究

提出了一种采用新的钢筋灌胶搭接方式的新型装配式柱-柱连接节点,首先以搭接长度为变化参数,对12个钢筋灌胶搭接的试件进行拉伸试验,确定其合理的搭接长度。其次为探讨这种搭接方式及连接节点整体受力性能,以偏心距、后浇段箍筋形式及后浇段长度为变化参数,设计了6个装配式柱和1个现浇柱进行单向偏压试验。通过试验,研究不同受力条件下装配式柱的受力破坏过程和形态以及各参数对构件偏压承载力、钢筋应变等的影响。基于试验数据及承载力计算分析,本文提出的新型柱-柱连接节点具有施工方便,受力性能可靠的优点,可供工程应用参考。

预制装配式H型钢骨混凝土柱-柱连接受力性能有限元分析

首先设计了一种能够连接模块化预制H型钢骨混凝土柱的节点模块,该新型节点模块具有连接简单方便、传力合理可靠的特点.为研究该新型节点模块在水平荷载作用下的受力性能,通过非线性有限元软件ABAQUS分析剪跨比、轴压比以及不同加载方向3个参数对试件的承载力、初始刚度与延性的影响.结果表明,随着剪跨比增大,试件承载力、初始刚度及延性逐渐降低明显,但延性系数仍大于8,试件延性良好,无脆性破坏.在0.2~0.6范围内增大轴压比,极限荷载与初始刚度呈现出先提高后降低的变化趋势,极限荷载在轴压比为0.3时最大.随着轴压比的增大,延性不断降低.通过改变加载方向,Y向加载的承载力和初始刚度与X向相近,但延性略有提高.基于ABAQUS对预制装配式H型钢骨混凝土柱-柱连接受力性能的研究成果,可为进一步试验研究提供理论基础和设计参考.

装配式RC串联滚轴隔震结构柱抗震性能试验研究

针对地震作用下RC串联滚轴隔震结构受力特征和损伤特点,提出适用于串联滚轴隔震结构柱的新型连接节点。通过开展1/2缩尺拟动力试验,研究采用新型连接节点的滚轴隔震结构柱在不同强度地震作用下的抗震性能。构造适用于滚轴隔震结构的一致危险设计谱,根据结构位移限值要求对滚轴隔震支座进行设计,通过数值模拟验证滚轴隔震支座的减震效果;结合不同超越概率的一致危险设计谱,分别选择地震波对装配式滚轴隔震结构柱进行拟动力试验研究,分析不同强度地震作用下装配柱和现浇柱的破坏形态、滞回曲线、刚度退化、耗能等抗震性能指标。研究结果表明:在超越概率为10%时,通过对非隔震结构柱和滚轴隔震结构柱进行数值模拟,计算得到剪力比为0.5,且通过试验研究发现,在超越概率为2%时,装配式滚轴隔震结构柱损伤指数为0.279,滚轴隔震支座发挥了良好的减震效果,装配柱在罕遇地震作用下发生轻微损伤;在超越概率为2%时,现浇柱最大裂缝宽度发展至1.8 mm,装配柱最大裂缝宽度发展至1.6 mm;对比骨架曲线、刚度退化、累积滞回耗能发现,装配柱承载力、初始刚度和累积滞回耗能较现浇柱略好。

一种栓筋连接的装配式RC框架结构抗倒塌分析

为研究一种外包钢管栓筋连接的装配式钢筋混凝土框架结构的抗倒塌性能,完成了3根足尺装配式整体式长柱试验。首先使用有限元软件SAP2000中的多段线性塑性连结单元提出了一种简化的装配式柱模型,模拟出了该柱-柱节点,并与试验结果比较。然后采用抽柱法对一栋6层外包钢管栓筋连接的装配式框架结构和现浇框架结构进行连续倒塌分析,分别抽除首层角柱、首层长边中柱、首层短边中柱、首层内柱四种工况,得到了抽柱后的关键构件内力、位移时程曲线;最后通过Pushdown曲线分析装配与现浇结构的倒塌机制。研究结果表明:多段线性塑性连接单元较好地模拟了装配式柱-柱节点,模拟值与试验值比较吻合;在设计荷载作用下,四种工况中内柱的破坏对装配结构影响最大,其位移比现浇结构大了72.2%;在抗力曲线中发现,角柱破坏时是装配结构梁机制的承载力最低的情况,比现浇结构小了25.4%,内柱破坏时是装配结构悬链线机制的承载力最低的情况,比现浇结构小了33.1%。最终得出需要加强装配结构的内柱和边柱及其相邻梁构件的截面尺寸和配筋,以及外包钢管的厚度来提高其刚度,本文可为此类装配式结构的后续工程应用提供一种抗倒塌设计参考。