全装配式预制混凝土结构梁柱组合件抗震性能试验研究

采用足尺模型对比试验方法对现浇高强混凝土梁柱组合件、预制混凝土结构高强混凝土后浇整体式梁柱组合件和高强预制混凝土结构全装配式梁柱组合件在低周反复荷载作用下的开裂破坏形态、滞回特性、骨架曲线、强度与刚度退化特性、耗能能力、节点核心区域的剪切变形、梁端与柱端的转动变形等抗震性能指标进行了系统研究。结果表明:高强预制混凝土结构后浇整体式梁柱组合件与现浇高强混凝土结构梁柱组合件具有相同的抗震能力,全装配式预制混凝土梁柱组合件的抗震性能和主要抗震性能指标与现浇高强混凝土梁柱组合件和预制混凝土结构后浇整体式梁柱组合件存在明显的差异。对于实际工程应用,应采取必要措施增加全装配式节点的耗能能力。

翼缘宽度对预期损伤部位采用FRC增强的梁柱组合件破坏机制影响的试验研究及数值模拟

为研究现浇板翼缘宽度和纤维增强混凝土(FRC)材料对框架结构破坏机制的影响,设计制作一组纵梁腹板两侧各6倍和8倍板厚翼缘宽度,且带有横交梁的梁柱组合件,试件的预期损伤部位采用FRC材料,柱梁抗弯承载力比分别取1.2和1.4;对试件进行拟静力试验,考察试件的破坏过程和破坏形态,分析其破坏机制和翼缘板内钢筋的应变分布,研究试件的变形和耗能能力、强度和刚度退化等抗震性能。在试验研究基础上,对试件原型破坏过程进行数值模拟,并进行了参数分析。结果表明,预期损伤部位范围内的梁、柱和板采用FRC材料,在一定程度上可以减小板对梁抗弯承载力影响的范围,易于实现"强柱弱梁"的破坏机制;考虑8倍板厚翼缘宽度的梁柱组合件更易于实现"强柱弱梁"的破坏机制,并且能显著降低其强度退化系数,提高其耗能能力。

预期损伤部位采用FRC梁柱组合件层间剪力-变形计算模型研究

通过分析梁柱组合件层间变形与梁端变形、柱端变形和节点核心区剪切变形之间的关系,梁端、柱端弯矩与曲率之间的三折线关系及节点核心区剪力与柱顶剪力之间的关系,提出预期损伤部位采用纤维增强混凝土(FRC)梁柱组合件层间剪力-变形计算模型;以节点核心区剪切破坏为主要破坏模式,分析 FRC 梁柱组合件在开裂点、屈服点和峰值点处的层间剪力、梁端变形、柱端变形和节点核心区剪切变形及各部分变形引起的层间变形占层间总变形中的比例及变化规律。将模型计算结果与试验结果进行比较,结果表明:提出的层间剪力-变形理论计算模型可较好地反映FRC梁柱组合件在地震作用下的层间剪力-变形关系。

不同轴压比RCS梁柱组合件抗震性能分析

提出了一种新型钢筋混凝土柱-钢梁(RCS)组合件的节点构造形式,并研究其抗震性能。对6个1/2比例的柱贯通型RCS组合件进行了拟静力试验,并使用ABAQUS软件进行有限元数值模拟和拓展参数分析,研究了轴压比对组合件的承载力、滞回性能、延性、刚度退化及耗能能力等抗震性能参数的影响规律。研究结果表明:钢板箍可有效约束节点处核心混凝土;组合件达到极限状态时,破坏模式主要分为梁铰破坏和构造破坏,梁铰破坏的组合件的抗震性能优于构造破坏组合件的抗震性能;RCS梁柱组合件的有限元模拟结果与试验结果较符合;轴压比对组合件抗震性能有较大影响,随着轴压比提高,组合件的滞回曲线变得饱满,耗能能力变强,但延性降低,承载力衰减速率加快。在一定范围内,提高轴压比有利于增大RCS组合件水平承载力,但在高轴压比下,其水平承载力略有降低。组合件破坏形态与特征符合抗震设计原则;工程应用中应对焊缝质量提出严格要求,避免组合件出现构造破坏;按“强柱弱梁、强节点弱构件”原则设计的RCS组合件具有良好的抗震性能。

不同轴压比带楼板RCS梁柱组合件恢复力模型

基于6个1/2模型的端板-螺栓连接RCS组合结构带楼板梁柱组合件的拟静力试验,研究在不同轴压比下RCS组合件的滞回性能。通过对试件破坏过程及应力-应变曲线的分析,建立符合RCS组合结构梁柱组合件的恢复力模型。研究结果表明:6个试件最终破坏模式均为梁铰破坏,混凝土板破坏严重,混凝土柱仅在柱端出现轻微裂缝。文中提出了RCS组合件特征点的相关理论计算公式,由此建立的三折线骨架曲线模型与实际试验骨架曲线吻合较好;6个试件滞回曲线均出现轻微的捏拢,文章通过引入带捏缩效应的滞回规则能够较好的反映该现象;通过所建立的滞回规则绘制的计算滞回曲线与试验滞回曲线具有较高的吻合度,可为该类型带楼板RCS梁柱组合件地震反应分析提供参考。

不同轴压比装配式RCS梁柱组合件抗震性能

为了研究装配式RCS梁柱组合件的破坏形态及滞回性能、刚度退化、延性和耗能能力等抗震性能,以轴压比为变化参数,设计制作了6个缩尺比例为1/2的梁柱组合件试件,进行了低周往复加载试验。并利用有限元软件ABAQUS对其进行数值模拟和扩大参数分析。首先,通过对比、总结的方法,得出了试件的破坏形态并分析了其滞回性能;其次,采用切线刚度计算方法,对比分析了各试件刚度退化规律;然后,通过图解法确定屈服位移,并利用公式计算位移延性系数,从而分析判断各试件的延性性能;最后,采用等效粘滞阻尼系数的计算方法研究试件的耗能能力。研究结果表明:在低周往复加载下,能够保证柱混凝土浇筑质量的装配式RCS梁柱组合件往往会发生梁铰破坏,其破坏过程以钢梁首先屈服为标志;组合件试件的滞回曲线形状较为饱满,能表现出按照“强柱弱梁,节点更强”原则设计的组合件会有良好抗震性能;轴压比对组合件的抗震性能有一定影响,但影响不大。当轴压比由0.135增大到0.203时,峰值荷载提升了6%,由此可见承载能力随着轴压比的增大而略有提高。并且随着轴压比的增大,组合件的初始刚度略有提高,刚度退化速率略有加大,但随轴压比增大,延性和耗能能力均略有减弱;发生梁铰破坏的组合件的延性系数均大于3,满足抗震规范要求。

RC框架梁柱组合件抗震性能试验研究

本文进行了 6个 1／ 2比例框架梁柱组合件试件的低周反复荷载试验，重点研究了按我国规范设计的 RC框架结构的典型受力单元 (梁柱组合件 )的变形性能及恢复力特征。试件的主要研究参数为梁纵向钢筋配筋率、梁塑性铰区配箍率以及节点核芯区体积配箍率。在对试件总体变形及塑性铰区域和节点核芯区局部变形量测结果统计分析基础上，研究了塑性铰区域的弯曲变形、剪切变形和纵向钢筋在节点区的粘结滑移以及节点区的剪切变形所产生的侧移在框架结构总侧移中所占的比例及其规律。

带楼板梁柱强组合件抗震性能试验研究

通过一按照现行中国规范中“强节点”原则设计的高层框架剪力墙结构中提取出的3个不同位置的梁柱节点缩尺模型的拟静力试验,研究框架结构中不同位置梁柱节点的抗震性能,试验采用柱端加载,同时考虑了楼板对节点抗震性能的影响,分析其延性、刚度、承载力、耗能等性能指标,并对裂缝开展情况做了详细记录,与构件的力学指标进行比对,将损伤状态与力学指标对应起来,为完善钢筋混凝土框架梁柱节点的易损性曲线及为相关结果信息提供试验依据。试验发现:框架结构不同位置的节点破坏形式不同,底层节点破坏形态表现为弯曲破坏,破坏主要集中在梁端和柱脚,节点区未发生明显破坏现象,而顶部节点节点区发生剪切破坏。结果表明:极高水平的节点区强节点系数和柱端弯矩放大系数可以完全避免梁柱节点区出现需要修补的损伤,实现节点弹性化,也不会削弱组合件的延性。

往复水平荷载下不同梁截面RCS空间组合件变形性能分析

为研究六边形孔钢梁-复合焊接闭合箍筋约束砼柱空间组合件的变形性能,对9个梁柱平面及空间组合件的1/2比例模型施加低周往复荷载.通过测量各位移幅值下测点的变形,分析各测点变形的发展规律及所占总变形的比例,明确结构相对应的破坏类型,为土建工程实际施工设计提供理论的变形容许值.试验结果表明:位移角为1/250,1/65,1/45,1/20 rad分别与组合件整体完好、轻度破坏、中度破坏、重度破坏4种类型相对应,其值可作为不同性能要求的建议变形容许值,组合件梁端弯曲变形导致的层间水平位移占层间总位移的百分比最高.

细晶高强钢筋混凝土梁柱组合体非线性有限元分析

为了能对这种细晶钢筋增强混凝土结构的抗震性能有较为准确的定量分析,采用ANSYS有限元软件对十字形梁柱组合件进行了受力全过程的非线性有限元分析,并将分析结果与试验结果进行对比,从而进一步了解细晶高强钢筋混凝土梁柱组合件在反复荷载下的受力性能特点。有限元分析所得裂缝分布、钢筋应力分布以及梁端力-位移曲线反映出,高强钢筋混凝土框架梁柱组合件在低周反复荷载作用下梁端塑性铰区裂缝开展充分,钢筋应力最大,核芯区内钢筋未发生粘结破坏。有限元分析结果较好的描述了试件的受力特点和过程。