装配式RCS框架-屈曲约束支撑组合结构抗震性能研究

将屈曲约束支撑应用于装配式钢筋混凝土柱-钢梁组合框架结构(简称装配式RCS组合框架结构)中,若处理不当将会产生开合效应并导致相邻梁柱破坏。为有效减轻框架开合效应造成的破坏,提出基于梁端铰接的装配式RCS框架-屈曲约束支撑组合结构。在保证关键连接节点力学性能的前提下,设计某9层装配式RCS框架-屈曲约束支撑组合结构,采用基于OpenSees软件的动力弹塑性时程分析方法研究结构的抗震性能。结果表明,钢梁腹板开洞的装配式RCS节点、装配式混凝土柱-钢梁-屈曲约束支撑组合节点具有高承载、可装配和震后损伤小等特点,装配式RCS框架-屈曲约束支撑组合结构满足抗震规范要求,具有优良的抗震性能;梁-梁间的铰接连接不会影响屈曲约束支撑的耗能效果,且可以改变梁柱屈服机制,保证整体结构高效装配的同时减轻结构塑性损伤,有助于实现结构的功能可恢复。

腹板开洞的装配式RCS节点抗震性能

提出一种腹板开洞的装配式RCS连接节点,可方便设备管线的通过、节省钢材,并更好实现“强柱弱梁”的设计原则。采用经验证的有限元方法对所提节点进行往复荷载作用下的抗震性能分析,探究孔洞半径、开洞净间距对节点抗震性能的影响。分析结果表明基于钢梁腹板开洞的装配式RCS节点具有较好抗震性能;与此同时,钢梁腹板开洞可使钢梁本身应力分布更加均匀、各部件损伤更小,有利于“强节点、弱构件”抗震设计原则的更好实现;建议在钢梁两端截面高度范围内不设洞口的前提下,腹板上开设直径小于梁截面总高度36%的圆形洞口,洞口的开设对节点的力学性能影响较小。

预制装配式RC框架结构抗震性能研究

针对预制装配式RC(reinforced concrete)梁柱节点连接及震损后修复的问题,提出一种可修复的梁柱节点连接形式。为验证其有效性和可行性,设计一个装配式节点足尺试件并进行拟静力加载测试,并与现浇节点试件试验结果进行对比分析。结果表明,该装配式节点在承载力、延性、变形和耗能能力均显著优于现浇节点,且破坏主要集中在多缝耗能装置上,预制梁、柱构件基本处在弹性阶段,可以实现节点损伤可控以及震后快速修复的目的。在此基础上,建立装配式梁柱节点及结构的简化数值模型,通过非线性动力时程分析研究了此类装配式RC框架结构的抗震性能。研究结果表明,该装配式结构在各级水平地震作用下均表现较好,满足抗震规范设计要求,其整体抗震性能基本接近现浇结构。

220 kV全装配式混凝土户内变电站配电装置楼结构抗震设计

在国家电网“两型一化”发展战略引领下,提出了一种新型全装配式钢筋混凝土(reinforced concrete,RC)户内变电站结构,该结构由全装配式RC框架结构和分布式连接全装配RC楼盖(discretely connected precast RC floor,DCPCF)组成。介绍了新型全装配式RC户内变电站结构数值分析方法,分析了某220 kV全装配式RC变电站配电装置楼地震响应规律,并与同型现浇结构进行了对比分析。结果表明:全装配式变电站满足抗震设计规范要求,结构安全可靠;全装配式变电站受由楼盖参与的高阶振型影响较大,设计时需考虑更多振型的参与;与同型现浇结构相比,在双向水平地震作用下,全装配式RC变电站整体结构的楼盖发生了较大的平面内变形,进而使得二者的地震响应存在较大差异;对结构大开洞楼层进行了楼板应力补充分析,发现DCPCF的应力小于现浇楼盖,结构的不规则布置使部分连接件所在区域出现应力集中,建议对楼板应力集中区域采取加强措施。研究结果可为全装配式变电站建筑结构的研究和应用提供参考。

带T型连接件的装配式RCS梁柱节点抗震性能分析

为进一步提高装配式RCS结构的抗震性能,提出并研究一种带T型连接件的装配式RCS梁柱组合节点,采用经校正的有限元法对其抗震性能进行分析。分析结果表明通过减小T型连接板之间的切向摩擦系数,可将各模型中混凝土最大损伤程度从26.63%减小至16.67%,亦可在一定程度上减小混凝土损伤区域,且在不同摩擦系数下滞回曲线中节点承载力大小呈线性增长关系,所得滞回曲线饱满。构件在达到最大位移时,高强螺栓和各T型连接件均处于弹性状态,该新型节点具有良好的耗能能力,在大震作用下时,T型连接件能够绕着一几何中心发生转动,能够保证结构具有一定的承载能力,使得板件不发生损伤。

拼接缝对装配式RC结构节点抗震性能的影响

为研究拼接缝对装配式RC结构节点抗震性能的影响,提高结构抗震能力,设计并制作了6个节点试件,通过低周反复荷载试验测出节点的破坏形态和滞回曲线。在此基础上用ABAQUS有限元软件,分析拼接缝对不同类型节点抗震性能的影响和拼接缝在节点梁上的最优位置。结果表明:设置拼接缝对边节点的抗震性能影响大于中节点,拼接缝在梁上的位置变化对中节点的抗震性能影响大于边节点;相同工况下中节点峰值承载力比边节点高30%,破坏位置的位移比边节点大约32%,耗能能力显著强于边节点;节点梁上的拼接缝位置变化对节点承载力、刚度退化、延性、耗能能力存在影响;拼接缝在梁上的最优位置为拼接缝距核心区约2/9梁跨长,最不利位置为距核心区约1/3梁跨长,在实际工程中应尽量合理设置拼接缝位置;装配节点梁上的拼接缝随着距离节点核心区长度的增加,节点主裂缝的位置逐步由核心区梁端变成拼接缝界面处,破坏方式逐步由梁端弯曲破坏变为梁端剪切破坏。

全装配式RC楼盖建筑结构振动台试验研究

为研究分布式连接全装配RC楼盖(DCPCD)建筑结构动力特性与地震响应,设计制作了采用DCPCD的4层2开间单跨框架-剪力墙结构1/4缩尺模型,并通过不同水准地震作用下的振动台试验,研究了结构的破坏形态、加速度与位移响应、楼盖平面内变形规律与楼盖平面内刚性特征等。结果表明:在加载过程中,全装配式RC楼盖表现出良好的工作性能,能较好地协同各榀抗侧力结构共同受力;结构整体呈现出典型的框架-剪力墙结构的出铰顺序和破坏形态;结构的自振频率随地震水准峰值加速度的增大而减小,阻尼比随地震水准峰值加速度的增大而增大;在弹性阶段结构一阶振型以整体侧移为主,伴随着一定的楼盖平面内变形;随着地震水准峰值加速度的增大,在加载后期楼盖的平面内变形愈加明显,且结构出现了一定的扭转反应,结构累积损伤已较为严重,各抗侧力构件水平振动同步性逐步降低;模型结构中的DCPCD存在不满足国内外标准中刚性楼盖界定的现象,建议应用中考虑楼盖的平面内变形对结构动力特性与地震响应的影响。

全装配式钢筋混凝土框架-剪力墙结构抗震性能试验研究

为研究采用预制剪力墙、预制框架的全装配式RC框架-剪力墙结构的抗震性能,对2榀1/2比例两层两跨RC框架-剪力墙结构子结构模型试件(其中1榀为全装配试件PCFW2,1榀为全现浇对比试件RCFW)进行了低周反复荷载试验,分析了结构的破坏机制、破坏形态、塑性铰开展、滞回性能、位移延性、刚度退化和耗能能力等。结果表明:全装配式试件PCFW2与全现浇对比试件RCFW的开裂荷载相当,破坏过程和最终破坏形态基本相同;灌浆套筒、约束浆锚可有效传递钢筋应力;全装配式试件PCFW2整体性良好,其屈服荷载、峰值荷载、极限荷载均略大于全现浇对比试件RCFW的相应值,但相差不超过13.0%,位移延性系数较全现浇试件RCFW的略低。在大部分受力阶段,试件PCFW2耗能优于试件RCFW。建议全装配式框架-剪力墙结构中剪力墙的边柱(或边缘)纵筋,采用灌浆套筒连接,其余部分采用约束浆锚搭接连接,而框架湿节点处的后浇混凝土采用微膨胀混凝土。

装配式梁-柱-叠合楼板中节点抗震性能试验研究

为研究高层装配式混凝土结构框架梁柱节点的抗震性能,以某高度100 m的装配式混凝土框架-核心筒结构为原型,选取中间层(17层)和顶层(33层)典型的中间节点,设计足尺试件进行低周反复荷载试验,考察节点的刚度、承载力、开裂破坏形态、滞回特性、延性性能、耗能能力等指标,并研究了拼缝及梁钢筋锚固方式对梁柱节点抗震性能的影响。通过与现浇节点对比试验表明:梁纵筋在节点中采用贯通或有效锚固方式的抗震性能基本一致;现浇节点与装配式节点抗震性能基本一致,均表现为弯曲或弯剪复合破坏,节点区交叉裂缝明显;随轴压比减小,节点区梁端拼缝剪切变形增大,柱端、叠合梁拼缝变形不明显。