Influence of the column-to-beam flexural strength ratio on the failure mode of beam-column connections in RC frames

The column-to-beam flexural strength ratio(CBFSR)has been used in many seismic codes to achieve the strong column-weak beam(SCWB)failure mode in reinforced concrete(RC)frames,in which plastic hinges appear earlier in beams than in columns.However,seismic investigations show that the required limit of CBFSR in seismic codes usually cannot achieve the SCWB failure mode under strong earthquakes.This study investigates the failure modes of RC frames with different CBFSRs.Nine typical three-story RC frame models with different CBFSRs are designed in accordance with Chinese seismic codes.The seismic responses and failure modes of the frames are investigated through time-history analyses using 100 ground motion records.The results show that the required limit of the CBFSR that guarantees the SCWB failure mode depends on the beam-column connection type and the seismic intensity,and different types of beam-column connections exhibit different failure modes even though they are designed with the same CBFSR.Recommended CBFSRs are proposed for achieving the designed SCWB failure mode for different types of connections in RC frames under different seismic intensities.These results may provide some reference for further revisions of the SCWB design criterion in Chinese seismic codes.

大跨度悬空连梁叠合预制施工技术研究

为解决高空大跨度悬空连梁施工作业的安全和成本问题,文章结合工程实际情况,对比多种施工工艺形式,提出了将连梁优化为叠合梁,采用悬挑三角支撑防护一体架进行支撑施工研究。实践表明,采用该技术可以有效解决大跨度高空连梁施工难度大、费用高、工期长等问题,创造了较好的经济和社会效益,为类似高空大跨度悬空连梁施工提供了一种新思路。

装配式PC框架结构节点施工及其应用研究

为保证装配式PC结构节点的施工便利性,针对目前所遇到的PC框架结构的连接节点展开应用研究,分别从预制柱和预制梁连接节点、预制柱和现浇梁的连接节点、现浇柱和预制梁的连接节点、预制梁和预制梁的连接节点、预制梁接现浇梁的连接节点、现浇梁接预制梁的连接节点、预制板和预制梁的连接节点、预制板和预制板的连接节点、预制板和现浇梁的连接节点、预制外墙和周围的现浇结构连接施工、叠合层局部节点施工的角度进行了较深的总结,部分节点的施工方法进行了技术迭代。研究及应用实践表明上述连接节点基本已经覆盖了目前装配式PC框架结构施工的所有连接节点施工,对于尚未遇到的新连接的PC节点,也提供了参考做法,对同行有参考价值。

装配式梁柱铰接框架-剪力墙结构体系性能研究

现阶段装配式混凝土框架结构中梁柱节点一般采用湿连接的方式,施工效率低且节点连接难以保证质量。提出了一种新型结构体系——装配式混凝土梁柱铰接框架-剪力墙结构体系。预制梁柱采用干式连接形成铰接节点,增设剪力墙提高结构的抗震能力。此体系受力明确,构造简单,更符合装配化施工及工业化生产的要求。通过分析其受力特点,给出了此结构体系的设计原则,并对比分析了此结构体系在不同抗震设防烈度与建筑高度下的预制构件用量。结果表明:梁柱铰接框架-剪力墙结构按剪力墙结构的设计原则进行抗震设计,其梁柱按非抗震设计要求进行设计;在低烈度区、层数较低的平面尺寸较大的大型建筑中使用梁柱铰接框架-剪力墙结构在施工效率和经济性上都有较强的优越性。

装配式混凝土框剪结构节点消能减震研究

为推进装配式混凝土结构在当前建筑产业调整和转型升级,梁柱连接节点既是其受力核心部位,又是薄弱部位,探索节点消能减损技术是当前研究难点。通过对一栋位于8度区(0.3g)、Ⅱ类场地的装配式框架建筑,将多工况节点消能减震技术应用于装配式混凝土框剪结构,对其进行罕遇地震波作用下的抗震性能仿真分析。结果表明:不同工况消能技术对装配式结构上部节点连接部位减损效果差距显著,装配式混凝土框架建筑节点连接薄弱部位仍是地震损害的关键。可见,对于高烈度地区预制装配式框剪结构设计时,节点连接处需强化耗能设计,提高框架薄弱部位的抗震减损能力。

角钢连接的装配式异形柱框架边节点抗震性能研究

装配式异形柱混凝土框架是城镇建筑适用的结构形式,采用角钢连接预制梁和柱比现浇节点更方便、环保,节点的力学性能是实现框架结构抗震性能的关键因素,因此研究角钢连接的装配式异形柱框架节点抗震性能十分必要。设计制作了角钢连接的装配式异形柱框架结构边节点足尺模型,通过拟静力试验和数值分析相结合的方法,研究了其破坏机理和力学性能参数,提出了其用于整体结构分析的简化模型。研究表明:角钢连接的装配式异形柱框架边节点与现浇节点有相同的梁铰破坏机制,装配式节点刚度小于现浇节点,而延性和耗能能力略优于现浇节点;装配式框架结构整体内力分析结果与现浇框架不同,应按照半刚性节点框架的内力分析结果确定预制构件的配筋;将螺栓孔灌实的顶底角钢连接的装配式框架节点与现浇节点力学性能几乎相同。

螺栓连接预制龙门架的设计与应用

针对龙门架安拆存在安全风险、质量问题等现状,提出通过螺栓连接的原理设计一种螺栓连接预制龙门架。螺栓连接预制龙门架安拆灵活方便、迅速,不用提前做烦琐的施工准备,不用电气焊减少废气排放,安拆过程无动火作业,降低现场防火、触电等安全风险;拆除后不损伤型材,可按原设计位置重新安装,周转使用费用低;可解决龙门架运输需要加长车辆的问题,可通过螺栓连接将行走导梁分成2根,使用普通车辆即可运输。利用PKPM软件建立模型并完成结构计算,各项指标满足规范要求,目前已在工程现场应用。

大跨度装配式框架结构“牛腿+浆锚”梁柱节点连接施工技术研究

基于现有常用的装配式框架结构梁柱节点连接方式,充分考虑干式连接和湿式连接的优点,提出了一种新型的“牛腿+浆锚”的装配式框架结构梁柱节点连接方式,并在实际工程中应用,取得了良好的效益。一方面,该节点连接保证了结构的延展性、抗震性和耗能能力,同时在施工工艺上更具可操作性,施工工艺简单,提高了吊装效率;另一方面,通过在前期建立梁柱节点的建筑信息模型(BIM),利用BIM的可视化、模拟性等优势,对梁柱节点内钢筋位置排布进行模拟优化,避免了后期在施工过程中梁柱节点内钢筋位置排布冲突,节约了施工工期和成本,为后期大型装配式建筑梁柱节点的施工技术发展和理论研究提供借鉴依据。

装配式结构连接技术研究动态与创新型节点连接

介绍了目前装配式结构中的混凝土框架结构,剪力墙结构和钢框架结构的连接技术研究动态,基于目前装配式结构连接技术存在的问题,提出一种可修复承载-耗能钢节点连接形式,对该节点连接方式的构造形式,工作机理,创新点进行简要的阐述,对其滞回曲线进行了分析。该结构可以将节点损伤集中在连接区处的削弱钢板上,实现节点的塑性铰外移;通过削弱钢板的承载和钢质铰的摩擦转动提高节点的耗能能力;保证梁柱主体在地震过程中不被破坏,在震后通过更换削弱钢板实现节点修复。

装配式混合连接混凝土框架抗震性能数值模拟

装配式连接传力可靠性是保证装配式结构整体性能的关键,为此,提出了装配式混凝土框架混合连接方式。以混凝土框架中节点为研究对象,采用ABAQUS有限元分析软件按照1∶1.6缩尺比例建立了装配式混凝土框架混合连接节点模型和对应现浇对比试件模型,并对其进行恒定轴压比下的抗震性能模拟。基于模拟结果整理,对比分析试件的滞回性能、刚度退化、耗能能力、应力云图。研究结果显示:采用装配式混凝土框架混合连接节点试件的承载力、抗侧刚度、耗能能力与现浇试件接近,且梁端塑性铰区发展进程减缓,耗能能力更优,证实了该新型连接方式可实现近似现浇整体性效果。

装配式混凝土框架节点连接方式研究进展

随着城市化的快速发展,对建筑的要求也越来越高。而装配式混凝土结构因其工期短、质量可控、安全性强等优势受到越来越多的关注。节点连接作为结构的关键部分,也成为当前研究热点。文中通过装配式混凝土框架结构节点连接方法的国内外研究成果,得出各种连接方式的优缺点并展望未来的发展方向,为后续相关领域的研究者提供参考。

型钢连接装配式混凝土框架结构设计方法研究

型钢连接方式解决了传统装配式混凝土构件间连接存在的质量隐患。因此,采用强度叠加原理,对型钢连接预制混凝土构件的抗弯和抗剪承载力计算公式进行了推导,并与试验研究结果进行了比较,验证了计算公式的计算精度;根据静力平衡条件,对型钢部位混凝土保护层厚度、钢筋与型钢间的连接焊缝长度等力学指标进行了分析;根据理论研究和试验研究结果,总结了型钢连接装配式混凝土框架结构设计方法。研究结果表明:型钢连接装配式混凝土框架结构传力可靠、质量可控、设计简便,可用于工程应用。

装配式钢管混凝土组合框架的抗震性能试验研究

圆形或方形钢管混凝土柱与钢梁通过单边高强螺栓和适宜端板连接组成框架,通过钢筋桁架混凝土组合楼板形成了新型装配式组合框架。为了解装配式钢管混凝土组合框架在地震作用下的抗震性能和受力机理,进行了2榀两层单跨钢管混凝土柱与钢-混凝土组合梁通过单边高强度螺栓和平齐或外伸端板连接形成的组合框架的水平低周反复荷载试验,研究了柱截面形式和端板连接类型对组合框架破坏形式和抗震性能的影响。详细地观察了此类组合框架在水平低周反复荷载作用下的受力全过程和楼板裂缝发展规律,得到了此类结构的滞回曲线、骨架曲线、刚度退化规律、延性、耗能能力等抗震性能指标。试验结果表明,单边螺栓端板连接装配式钢管混凝土组合框架结构具有良好的滞回性能和耗能能力,延性系数μ为2.13~4.28,能量耗散系数E为0.652~0.90。在柱截面含钢率相同条件下,圆钢管混凝土组合框架的承载力小于方钢管混凝土组合框架,其延性、耗能性能优于方钢管混凝土组合框架。研究成果将为我国装配式钢管混凝土组合框架设计理论与应用提供科学依据。

新型全装配式干式连接框架柱的试验研究

通过对5个足尺框架柱进行低周反复循环荷载试验,研究了新型全装配式干式连接框架柱的承载能力和抗震性能。试验结果表明:在相同的尺寸、配筋及试验条件下,新型全装配式干式连接框架柱具有与整浇柱相当的承载力;其抗震性能良好;利用焊接连接的全装配式柱是可靠的。

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。

装配式ALC外挂墙板抗震性能试验研究

装配式ALC外挂墙板由ALC单条板拼装而成,外挂墙板和钢框架之间采用一种新型装配方式,为研究应用此装配方式的ALC外挂墙板在地震作用下的工作性能,对4个试件进行了拟静力加载试验。试验结果表明:ALC外挂墙板拼装节点、外挂墙板与钢框架连接的装配节点工作性能良好,钢框架发生较大的侧向变形时,外挂墙体未出现破碎、掉落现象,外挂墙板适应钢框架的变形能力良好;ALC外挂墙板对结构承载力的影响在9%以内,对延性的影响在3%以内,对刚度影响在7%以内,考虑到试验误差,认为外挂墙板对结构的承载力、延性和刚度基本没有影响,结构设计中可以忽略;ALC外挂墙板经过表面处理,增强了外挂墙板的整体性能,减小了结构小位移时外挂墙板内部单条板间的相对错动。

屈曲约束支撑钢筋混凝土框架结构干式柔性梁柱节点的试验研究

建议了一种由受弯框架与采用梁柱柔性节点的屈曲约束支撑框架并联组成的装配式混凝土双重抗侧力体系,设计并完成了4个装配式梁柱节点试件和1个现浇节点试件的往复加载试验。研究了混凝土楼板、螺栓孔形式等因素对该柔性节点受力性能和破坏模态的影响,并与现浇试件进行了对比。试验结果表明:混凝土楼板对柔性节点刚度及承载力有很大的影响,在设计时不可忽略;螺栓孔形式在结构位移较小时对节点的受力性能没有影响,但当结构位移较大时会影响节点的破坏模式;与现浇节点相比,装配式柔性节点具有很大的变形能力。

工业建筑新型全螺栓装配式设备支架的设计与减震措施研究

针对工业建筑在役设备支架中存在的现场施焊环境污染以及无专门抗震设计规范可循等诸多问题,提出了基于《建筑抗震设计规范》的特定抗震性能目标,即保持结构处于"中震弹性"状态下,支架各挂机点水平加速度不超过设备限值。通过对比无控状态、TMD控制状态、无阻尼TMD控制状态下全螺栓装配式钢支架结构的动力响应,分析了设备支架采取振型分解反应谱法及非线性时程分析下的抗震性能与振动控制效果。结果表明:设防烈度不超过8度(0.20g)时,设备支架保持弹性状态;在支架顶部设置参数合理的TMD及无阻尼TMD装置,可以有效降低设备支架各挂机点加速度,其中,可在8度(0.20g)、7度(0.15g)、7度(0.10g)设防烈度下,分别选用TMD控制、无阻尼TMD控制、无控状态下的设备支架。

装配式自复位钢框架梁柱节点低周往复试验的数值模拟

采用ABAQUS有限元分析软件,对4个装配式自复位钢框架梁柱节点在低周往复荷载作用下的试验进行数值模拟分析,并将分析结果与试验结果及理论计算结果相对比。结果表明,数值模拟结果与试验结果吻合较好,丰富了研究成果,获得对节点受力性能更准确、更全面的认识。同时梁柱节点开口处弯矩-转角的理论模型得到了验证,为进一步对节点的性能化设计及整体结构进行分析和设计奠定了基础。

采用装配式滑支板式楼梯的RC框架结构抗震性能

基于ABAQUS对楼梯建立有限元模型,通过与试验楼梯的对比验证数值模型的适用性;用该基础模型分别对采用现浇抗式板式楼梯和装配式滑动支撑板式楼梯的钢筋混凝土(RC)高层框架结构模型进行时程分析,从位移响应、塑性损伤发展及地震响应的角度研究各方式对结构抗震性能的影响,比较了多高层结构滑支楼梯的抗震性能。结果表明:带现浇抗式连接楼梯的框架结构位移响应大,扭转效应加剧,应力更加集中,地震作用增大,结构损伤严重,更易发生受拉及受压破坏;带装配式滑动支座楼梯的框架结构位移较小,应力分布较均匀,构件损伤较小,能作为安全通道在震后得以保留,在位移响应、应力损伤及地震响应多方面的效果均优于带现浇抗式连接的框架结构;带滑动支座的高层相较于多层在整体应力、塑性发展、损伤范围及程度上均更严重,滑动效果表现更好。