钢框架异型节点核心区的受剪机理及承载力计算

为了研究钢框架异型节点的抗震性能以及节点两侧梁的截面高度比和轴压比对核心区抗剪承载力的影响,对6个"强构件弱节点"型式的异型节点进行了低周反复加载试验,获得了异型节点的破坏模式、滞回性能和承载能力。理论分析和试验结果表明,异型节点在加载过程中上核心区先发生屈服,紧接着下核心区屈服,最终破坏模式有4种;异型节点下核心区对上核心区有约束作用,使得上核心区屈服以后,其所受的剪力仍可以增大,直到下核心区屈服;常规节点核心区的抗剪承载力计算公式对异型节点核心区已不适用。根据试验结果,推导了异型节点核心区的抗剪承载力计算公式。     

SRC异形柱-钢梁空间中节点与CFST异形柱-钢梁空间中节点的抗震性能对比

为了研究不同约束机理的配钢形式对钢与混凝土组合异形柱-钢梁空间中节点抗震性能的影响,设计了4个型钢混凝土异形柱-钢梁空间中节点,并对其进行了低周反复加载试验,在联合钢管混凝土异形柱-钢梁空间中节点抗震性能成果的基础上,对比分析了相关节点在破坏形态、滞回曲线、耗能能力及变形性能方面的差异。研究结果表明:配型钢的空间中节点主要发生剪切斜压破坏,同时具有黏结裂缝的破坏形态,而配钢管的空间中节点则发生了核心区的剪切破坏;钢管节点试件的标准化滞回曲线包围了型钢节点试件,且其抗剪承载能力更好、初始刚度和耗能能力更大,但延性性能没有足够的优势。     

新型截面SRC梁柱节点抗剪承载力计算研究

提出新型截面(正向和斜向布置扩大十字型钢)型钢混凝土(SRC)柱-I字型钢SRC梁节点的构造措施。通过4个新型截面SRC柱-I字型钢SRC梁节点试件与1个普通SRC梁柱节点试件的低周反复荷载试验,研究试件的破坏特征和节点区剪力-剪切角关系,分析配钢形式、加载角度和构造措施对节点剪切变形的影响,并进一步提出实腹式SRC梁柱节点的受剪机理,结果表明,新型截面SRC梁柱节点发生核心区剪切破坏,其受力机理为斜压杆、刚框架-钢板剪力墙和约束机理的综合作用。通过对数值模拟数据的回归分析,采用叠加方法,提出考虑型钢腹板、箍筋和轴压比的新型截面SRC梁柱节点抗剪承载力计算公式,计算值与试验结果吻合较好。     

斜向往复水平荷载作用下矩形截面框架柱抗震性能

通过7根矩形截面钢筋混凝土框架柱试验,研究了不同加载角度时低周往复斜向水平荷载作用下,矩形截面框架柱双向受剪承载力的相关性、滞回曲线特性和延性系数。结果表明,低周往复斜向水平荷载作用下矩形截面框架柱的受剪承载力随加载角度的增大而减小;双向受剪承载力的相关关系可以近似用椭圆方程描述;滞回曲线在形状上与正向水平荷载作用下框架柱的滞回曲线并无明显差异;随着加载角度的增大,框架柱的延性系数有降低的趋势。低周往复斜向水平荷载作用下所有框架柱的破坏均为剪切脆性破坏,应加强其抗震设计。     

方钢管混凝土柱-不等高钢梁框架节点抗剪承载力分析

为研究方钢管混凝土柱-H型不等高钢梁框架节点的抗剪承载力,分析其破坏机理,建立适用于不等高钢梁节点的抗剪计算模型,提出了节点的抗剪承载力计算公式,比较了基于不同抗剪模型建立的抗剪承载力计算值与试验值的差异性。结果表明:节点域的破坏模式主要为上核心区的剪切斜压破坏;节点域抗剪承载力主要由钢管腹板、核心区混凝土主斜压杆及约束斜压杆共同承担。对比分析表明:提出的节点屈服抗剪承载力和极限抗剪承载力理论公式计算值更为接近试验值,验证了方钢管混凝土柱-不等高钢梁框架节点传力机理和承载力计算公式的正确性。     

PC框架节点在地震作用下的破坏模式研究

为研究PC框架节点在地震荷载作用下的破坏模式,设计了2个足尺PC框架梁柱节点,并对其进行拟静力试验。获得了试件破坏形态、极限承载力、滞回曲线和裂缝开展情况等。发现梁叠合面处未出现裂缝,沿梁柱叠合面出现竖向裂缝;轴压比为0.17的试件破坏时,柱叠合面处产生水平裂缝,且节点核心区破坏程度大于轴压比为0.34的试件,轴压比0.34的试件柱叠合面未开裂。研究了2个试件位移延性、承载力退化系数等抗震性能指标,结果表明:PC节点滞回曲线饱满,2个试件延性系数分别为6.56和6.45,承载力退化系数均大于0.85,具有较高延性水平和较好抗震性能。     

反复荷载作用下型钢混凝土L形柱的受力性能

为了揭示型钢混凝土L形柱在地震作用下的受力性能,设计8个试件进行低周反复加载试验.试验分两批,第一批4个试件采用"建研式"加载,另外4个采用"悬臂柱式"加载.试验中考虑截面配钢形式、荷载加载方向、轴压比和剪跨比4个参数的影响.由试验获得了型钢混凝土L形柱的主要破坏形态和滞回曲线,分析了各参数对构件的破坏特点及滞回性能的影响,并对不同加载方式的试验结果进行了理论诠释.结果表明:型钢混凝土L形柱的破坏形态主要为剪切斜压破坏、剪弯破坏和弯曲破坏,破坏形态与剪跨比有关;构件具有良好的延性,极限侧移角大,耗能能力强,抗震性能好;L形柱截面不对称,采用"悬臂柱式"加载时,滞回曲线不对称,而"建研式"加载时,由于受到加载装置上下端头的约束,试件的滞回曲线对称.在框架结构中型钢混凝土L形柱受到刚性楼盖的约束,在水平荷载作用下滞回曲线是对称的.研究结果可供工程设计参考.     

新型装配式混凝土框架连接节点抗震性能试验

为推广装配式混凝土框架结构的应用,提出3种不同的新型装配式钢筋混凝土框架中节点连接形式,进行低周往复荷载试验。对比各试件的破坏形态、滞回性能、刚度退化、累积耗能和节点剪切变形等抗震指标。研究结果表明:采用方钢管连接的装配式混凝土节点呈现梁端弯曲破坏,采用工字钢连接或对拉螺栓连接的节点呈现节点核心区剪切破坏。采用方钢管的连接形式既能改善节点核心区的破坏形态,又能提高其承载能力、变形能力、耗能能力和梁端转动能力,同时显著改善节点的滞回特性,减小核心区的剪切变形。在弹塑性和塑性变形阶段,采用方钢管连接形式的装配式混凝土节点的抗震性能优于工字钢连接和对拉螺栓连接的节点。此外,采用工字钢连接形式比对拉螺栓连接形式的节点具有更高的承载能力、耗能能力和较小的核心区剪切变形。     

传统风格钢筋混凝土梁-柱节点抗震性能试验研究

传统风格现代建筑结构是继承和创新地域建筑文化的良好载体,但由于构造方法不同,使其与常规现代结构有较大的区别。通过4个模型比例为1∶1.5的传统风格钢筋混凝土梁-柱中节点的低周反复荷载试验,研究了该类节点的破坏机理、承载能力、滞回特性和耗能能力等抗震性能,分析了体积配箍率、上下梁净间距对该类节点抗震性能的影响。结果表明:传统风格钢筋混凝土梁-柱节点在加载过程中形成了上、中、下3个小核心区,最初裂缝出现在下核心区,随后为上核心区和中核心区,最终破坏时3个小核心区均出现了"X"形剪切裂缝,其中下核心区破坏最为严重;随着体积配箍率的增大,节点极限承载力提高,滞回曲线更为饱满;随着上、下梁间距的增大,节点极限承载力基本不变,滞回曲线饱满度明显下降。与常规钢筋混凝土梁-柱节点相比,传统风格钢筋混凝土梁-柱节点的位移延性系数和极限阶段的耗能系数较小,延性和耗能性能相对较差。     

L形截面短肢剪力墙抗震性能的模型试验研究

为了研究L形截面短肢剪力墙的抗震性能,对6个1/2缩尺比例的L形截面短肢剪力墙试件进行了低周反复荷载作用下的试验研究,分析了轴压比、截面高厚比、剪跨比等参数变化时,对试件的承载力、延性、滞回特性、耗能能力及破坏特性等抗震性能的影响。结果表明:L形截面短肢剪力墙试件扭转变形较小,试件以弯剪破坏为主,腹板底部为试件最薄弱部位,剪跨比小,轴压比大的试件腹板中心剪切破坏现象明显;试件随着截面高厚比、轴压比的提高,极限承载力增加,试件耗能能力变差、延性下降明显;L形截面短肢剪力墙试件在截面高厚比适中,为6.5∶1时,经济、抗震性能也较好。     

钢管约束混凝土压弯构件滞回性能的实验研究

进行了12个钢管约束混凝土压弯构件在往复荷载作用下的荷载-变形滞回性能的实验研究,包括6个圆试件和6个方试件。考察的主要参数是构件的轴压比。通过实验观察了这类构件在往复荷载作用下的破坏模态并分析了其荷载-变形滞回曲线的特点以及刚度退化规律,同时对钢管约束混凝土压弯构件极限承载力和抗弯刚度计算方法进行了初步探讨。     

高轴压比下波纹侧板-方钢管混凝土柱抗震性能试验研究

为研究高轴压比下波纹侧板-方钢管混凝土柱的抗震性能,设计了轴压比为0.8和1.0的两个试件进行低周往复荷载试验,得到了高轴压比下波纹侧板-方钢管混凝土柱的滞回曲线、骨架曲线和承载能力,计算出位移延性系数、刚度退化和累计耗能等抗震性能指标。研究结果表明:试件的破坏形态为弯剪破坏,剪切破坏发生在波纹侧板及核心混凝土,方钢管主要破坏特征为受压鼓曲和受拉断裂;试件的滞回曲线比较饱满,耗能性能良好,刚度退化稳定;随着轴压比的增大,试件的位移延性系数变小。总体来看,波纹侧板-方钢管混凝土柱在高轴压比下仍然能保持较好的抗震性能,可为后续的理论研究及实际工程应用提供依据。     

高强箍筋高强混凝土墩柱弯剪数值分析模型

在高强混凝土墩柱中配置高强度约束箍筋可有效提高其抗震能力,本文发展了适用于高强箍筋高强混凝土墩柱滞回性能模拟的弯剪数值分析模型。在普通钢筋混凝土墩柱弯剪数值分析模型的基础上,对22个具有典型弯剪破坏特征的高强箍筋高强混凝土柱试验结果进行分析,验证了Elwood剪切破坏面对高强箍筋高强混凝土墩柱的适用性。基于Open Sees数值分析平台建立了墩柱的弯剪数值分析模型,使用Elwood剪切破坏面监测墩柱的剪切破坏时刻。模拟了6个发生弯剪破坏的高强箍筋高强混凝土墩柱滞回曲线,并与试验结果进行对比。结果表明,模拟滞回曲线与试验结果吻合良好,数值模型对高强箍筋高强混凝土墩柱的强度、变形能力、残余位移等具有较好的模拟精度。模拟得到的弯曲、剪切及纵筋拔出等各变形成分也与试件的弯剪破坏特征吻合。     

新型型钢-混凝土组合柱恢复力模型研究

提出一种新型型钢-混凝土组合柱,并对其进行数值模拟分析,研究翼缘厚度、钢管径厚比、轴压比、混凝土强度等参数对该组合柱抗震性能的影响。将新型型钢-混凝土组合柱截面进行合理简化,基于平截面假定建立组合柱正截面承载力计算公式,通过对比试验与模拟数据,发现公式计算结果具有较高精度。进一步提出组合柱截面屈服点、峰值点、破坏点、加载刚度、卸载刚度等特征参数的计算方法,确定恢复力模型的滞回规则,最终建立基于退化三线型模型的新型型钢-混凝土组合柱恢复力模型。将公式计算得到的滞回曲线与试验得到的滞回曲线进行对比,发现二者吻合较好。     

T形双波纹钢板混凝土组合剪力墙抗震性能试验研究

为研究T形双波纹钢板混凝土组合剪力墙的抗震性能,以轴压比、波纹钢板形式、翼缘宽度和剪跨比为变化参数,完成了5个试件的拟静力加载试验。基于试验中观测的破坏形态和滞回曲线,对T形双波纹钢板混凝土组合剪力墙的破坏规律和抗震性能进行了分析。试验结果表明:在低周反复荷载作用下试件破坏形态表现为压屈和受拉破坏,破坏发生在腹板端柱底部,滞回曲线呈捏拢的S形,具有非对称性;波纹形状对试件整体抗震性能影响不大;随着轴压比的提高,核心混凝土的约束作用得到加强,水平承载力提升较大,破坏时位移减小,延性变差;增大翼缘宽度可以减小强度退化程度;减小剪跨比可以显著提高试件的初始刚度和水平承载力,但耗能能力变差。     

复式钢管混凝土柱-钢梁节点的抗震性能有限元分析

复式钢管混凝土柱具有较高的抗压承载力,在强地震作用下具有很好的防倒塌能力,已广泛用于大跨度桥梁和超高层房屋建筑中。基于复式钢管混凝土柱-钢梁节点的试验研究,合理选择材料本构关系、破坏准则,采用ANSYS软件建立了有限元模型,以研究该类节点在低周往复荷载作用下的抗震力学性能。有限元模拟得到的滞回曲线及骨架曲线与试验结果吻合较好,从而验证了有限元模型的合理性。在此基础上,分析了钢梁及内外钢管在受力过程中的应力分布,探索了此类节点的传力机制及最终破坏形态;最后对该类节点进行参数分析,研究了钢梁强度等级、外方钢管柱强度等级、外方钢管柱壁厚及复式钢管混凝土柱轴压比对节点受力性能的影响,供此类新型节点的试验设计及工程应用参考。     

预制预应力混凝土拼装框架梁柱节点抗震性能研究

针对采用预应力钢筋进行干式连接的预制预应力混凝土拼装框架梁柱节点进行抗震性能研究。设计制作了一组节点试件,对其进行低周往复加载试验和数值分析,观测节点变形与破坏特征,得到试件梁端力－位移滞回曲线,分析节点承载力、耗能水平与变形能力。结果表明:通过接缝开合可在较小位移下控制构件的损伤程度,破坏模式以柱端牛腿压剪破坏为主;与现浇混凝土梁柱节点相比,该节点具有良好的变形能力和自复位特征,但是节点整体耗能能力较低;采用简化的基于多折线骨架曲线的本构模型可以对节点的力学性能进行简化等效模拟。     

新型端板螺栓连接框架节点抗震性能试验研究

提出了一种新型预应力混凝土梁、连续复合螺旋箍筋混凝土柱及端板螺栓连接的装配式节点,该节点的基本构造为:采用高强螺栓通过外伸端板将梁与柱装配在一起,并在梁柱中均采用连续复合螺旋箍筋,另在梁中配置预应力筋与普通钢筋,普通钢筋通过墩头与端板焊接在一起,且在节点核心区处采用钢板箍替代箍筋。该节点传力明确,且避免了核心区钢筋纵横交错的现象。为研究该节点的抗震性能,通过拟静力试验对该节点的滞回曲线、延性、高强螺旋箍筋对混凝土的约束作用等进行了分析。试验结果表明:节点破坏前,梁端出现了明显的塑性铰,节点具有较好的延性及耗能能力,且柱子和核心区的损坏程度较小,密配高强螺旋箍筋的约束作用能有效地提高构件的抗剪承载力和结构的变形能力。     

钢纤维高强混凝土框架边节点梁的曲率延性

进行了9个钢纤维高强混凝土框架边节点的抗震试验.通过测试钢纤维高强混凝土框架边节点梁端的荷载-变形滞回曲线和梁相关截面的横向变形,研究了钢纤维体积率、掺加范围和轴压比等因素对高强混凝土框架边节点梁截面曲率延性和滞回曲线的影响.结果表明,钢纤维能改善高强混凝土框架边节点梁截面延性,显著提高高强混凝土框架节点的抗震延性和耗能能力,对解决节点箍筋密集、改善施工条件具有明显效果.     

钢骨及纤维增强混凝土异形柱中节点滞回性能

通过进行往复荷载作用下的T形钢骨、槽型钢骨、聚丙烯纤维、钢纤维增强的混凝土异形柱中节点试验研究,分析不同改善措施对混凝土异形柱中节点滞回性能影响。研究结果表明:在混凝土异形柱中节点核心区加入T形钢骨、槽型钢骨或掺入聚丙烯纤维、钢纤维均能使混凝土异形柱中节点的承载能力得到提高,使中节点的滞回特性得到改善。四种改善措施均能提高混凝土异形柱中节点受剪承载力,其中加入钢骨对提高混凝土异形柱节点的受剪承载力效果优于加入纤维的。