装配式钢质铰连接节点中承载-消能金属板滞回性能试验

为了提高装配式混凝土框架节点及其连接的抗震性能,提出一种易装配、可更换的装配式节点钢质铰连接.钢质铰由上下承载-消能金属板、高强钢腹板与销轴连接件等拼装构成.承载-消能金属板的力学特性是钢质铰及其装配式节点传力与塑性耗能的关键所在.为此,开展不同开孔削弱的5个承载-消能金属板试件轴向往复加载试验,考察其破坏形态、滞回曲线、骨架曲线、承载力退化、刚度退化、耗能能力及延性等指标.结果表明:承载-消能金属板在开孔截面最大削弱处开裂或断裂,实现了失效模式可控;约束钢套筒有效地约束了内核心板受压屈曲变形,使其滞回曲线饱满,具有良好的耗能能力与延性性能,且强度退化不明显;相比菱形削弱的承载-消能金属板,椭圆形削弱的金属板总体性能更优.

装配式钢质耗能铰连接中开孔削弱钢板阻尼器滞回性能研究

提出一种装配式节点钢质耗能铰连接,对其关键部件开孔削弱钢板阻尼器,进行3种开孔削弱形式的试件轴向往复加载试验,考察开孔削弱钢板阻尼器的破坏模态,研究其滞回性能、骨架曲线、承载能力与延性性能等。探讨开孔削弱长度、开孔削弱宽度、宽厚比、厚度方向间隙等参数对钢板阻尼器滞回性能的影响。建立开孔削弱钢板阻尼器的简化力学模型,提出阻尼器滞回本构模型并对本构模型准确性进行验证。结果表明,阻尼器的开孔削弱钢板在开孔削弱处开裂或断裂,避免了面外屈曲的发生,实现塑性耗能与破坏模式可控;阻尼器滞回曲线饱满,承载力均高于297.31 kN,位移延性系数Δ/Δy均大于4.5,表现出良好的耗能能力、承载能力与延性性能;相比菱形开孔,竖缝开孔削弱阻尼器综合力学性能更优,建议开孔削弱长度a/L为0.25~0.55,开孔削弱宽度b/B为0.2~0.5,宽厚比为12.50~15.63,厚度方向间隙不超过2 mm;提出的开孔削弱钢板阻尼器滞回本构模型能准确地模拟阻尼器滞回性能。

可恢复功能预制装配式损伤可控钢质节点抗震性能试验研究

提出一种震损后可恢复功能预制装配式损伤可控钢质节点,该节点由带削弱型约束钢板阻尼器的损伤可控钢质铰、钢套筒约束节点核心区、预制混凝土梁柱等构成。进行预制装配式损伤可控钢质节点的低周往复荷载试验,然后在该试验的基础上仅更换钢质铰中破坏的削弱型约束钢板阻尼器,进行第2次试验,最后进行现浇钢筋混凝土节点在低周往复荷载下的对比试验。考察各节点的破坏模态、滞回曲线、骨架曲线、承载能力、强度退化、刚度退化、耗能能力和延性等抗震性能指标,通过预制装配式损伤可控钢质节点的2次试验抗震性能指标,探讨其震损后可恢复功能的工作性能。结果表明:预制装配式损伤可控钢质节点的破坏集中在钢质铰中可更换削弱型约束钢板阻尼器上;装配式节点破坏模态、损伤程度可控,具有良好的承载能力、耗能能力和延性等抗震性能;第2次试验中装配式节点前期刚度有所下降,但后期各项抗震性能与第1次试验基本一致,表明装配式节点在震损后其功能可恢复。

带翼缘狗骨削弱钢质铰的新型装配式节点设计方法研究

提出一种带翼缘狗骨削弱钢质铰的新型装配式节点,节点由预制梁、预制柱、翼缘狗骨削弱钢质铰和钢管约束核心区等构件组成,可实现装配式钢筋混凝土节点的塑性铰外移和损伤可控。提出两种类型翼缘狗骨削弱钢质铰,分别为T字型翼缘狗骨削弱钢质铰、工字型翼缘狗骨削弱钢质铰。通过研究翼缘狗骨削弱钢质铰力学参数,带翼缘狗骨削弱钢质铰的新型装配式节点的设计,销轴连接件连接设计,螺栓验算和焊缝验算等,提出了带翼缘狗骨削弱钢质铰的新型装配式节点设计方法,可为该类型装配式节点的研究提供理论参考。

装配式损伤可控钢质铰滞回性能研究

为提高装配式梁柱节点的滞回性能,实现其损伤破坏区域的可控制性,提出一种装配式损伤可控钢质铰,钢质铰中设置狗骨式上下翼缘,使塑性铰外移远离节点核心区。设计两种不同构造形式的装配式损伤可控钢质铰,通过低周往复荷载试验与有限元参数分析,考察损伤可控钢质铰的滞回性能与损伤可控性能。结果表明,损伤可控钢质铰的塑性累积耗能发生在翼缘狗骨削弱区域,翼缘非削弱区域未屈服;损伤可控钢质铰的滞回曲线较为饱满,具有稳定的滞回性能和良好的耗能能力,两种钢质铰的延性系数都在7.0以上,等效黏滞阻尼系数都达到0.5以上,且强度无明显的退化;D字型钢质铰的滞回性能优于T字形钢质铰。L/b_(f)、b/L和c/b_(f)的变化对翼缘狗骨削弱型钢质铰的初始刚度影响较小,峰值承载力随着L/b_(f)、b/L和c/b_(f)的增大而减小,且c/b_(f)对峰值荷载的影响较为明显。

可修复的装配式钢框架梁柱节点非线性静力分析

提出了一种可修复的装配式钢框架梁柱节点,通过改变翼缘连接盖板的厚度、中间排螺栓间距等参数,将塑性铰转移到连接区,从而利用翼缘连接盖板的变形来消耗地震能量,确保梁柱等主要构件保持在弹性范围内不发生破坏,震后只需更换翼缘连接盖板即可实现节点的快速修复。利用ABAQUS有限元分析软件对5个节点进行了数值模拟研究,获得了节点的承载能力、破坏模式、构件应力等,着重分析了中间排螺栓间距、翼缘连接盖板厚度等参数对节点关键力学性能的影响规律。结果表明:通过合理设计翼缘连接盖板厚度、中间排螺栓间距等相关参数既可保证节点承载能力,又能确保梁柱等主要构件不发生破坏,以实现节点的震后快速修复。

梁-梁连接型预制钢骨混凝土梁柱节点变形性能试验研究

为解决传统装配式节点连接构造复杂、节点核心区易发生剪切破坏的问题,提出了一种基于梁-梁连接的预制钢骨混凝土梁柱节点。以轴压比、连接区混凝土类型和连接方式为参数设计了4个足尺十字形节点试件并进行了低周往复加载试验,考察了该新型节点在低周往复荷载作用下的破坏过程及破坏模式,通过研究梁的挠度、连接区钢材应变、节点核心区箍筋应变和柱底钢材应变分析了该新型节点的损伤程度与机理。结果表明:传统现浇节点在其核心区发生剪切破坏,而新型节点均在梁-梁连接区发生弯剪破坏,新型节点连接构造简单,安全可靠;轴压比的增大抑制了节点核心区及连接区裂缝发展,但加剧了梁的挠度突变和柱底应力集中,加重了节点损伤且削弱了节点变形能力;在梁-梁连接区使用纤维混凝土可以有效延缓试件裂缝开展及减缓梁的挠度突变,降低了节点损伤程度。研究结果可为装配式钢骨组合节点在地震区的推广应用提供参考。

装配式混凝土框架结构现状与创新结构体系

装配式钢筋混凝土结构是我国"十三五"期间绿色建筑及建筑工业化领域的重点发展方向,具有广泛的应用前景。本文介绍了国内外预制装配式钢筋混凝土节点及连接形式、框架结构的抗震性能,装配式钢筋混凝土结构减震技术的研究现状,并对现有研究成果进行分析总结,表明预应力拼接装配式结构、装配整体式结构、节点及连接的强度和刚度接近或等同于现浇水平,但其耗能能力低于现浇结构。为提高装配式钢筋混凝土结构体系的抗震性能,满足更高抗震性能目标要求,提出了一种具有较大抗侧刚度、塑性可控、易安装的装配式塑性可控铰钢筋混凝土框架-防屈曲支撑结构新体系,可提高结构在大震下的承载与耗能能力。

装配式钢质塑性可控铰抗震性能试验研究

装配式混凝土结构节点及其连接是抗震薄弱环节,有必要发展高性能的节点及其连接形式,为此,提出一种装配式塑性可控、可更换部件的钢质塑性可控铰连接节点,并对该节点关键耗能部件——钢质塑性可控铰进行低周往复荷载试验,考察其弯矩-转角滞回曲线、骨架曲线、承载能力、转动刚度、破坏模式、延性、能量耗散能力等抗震性能,研究翼缘核心板开孔削弱对钢质塑性可控铰抗震性能的影响。结果表明:椭圆形开孔削弱与菱形开孔削弱两种构造形式的钢质塑性可控铰滞回曲线饱满,能量耗散量大,延性良好,承载力退化不明显;塑性变形从翼缘核心板最大削弱截面处开始往开孔两端发展,最终在最大削弱截面处开裂或断裂,实现了塑性性能、破坏模式可控。与菱形开孔削弱的钢质塑性可控铰相比,椭圆形开孔削弱钢质塑性可控铰的延性、累积滞回耗能、承载力退化性能及转动能力等更好,但其初始弹性转动刚度相对较小。