大尺度新型卷边PEC柱-钢梁T形件摩擦耗能型连接中节点抗震试验研究

本文考虑柱轴压力、PEC柱布置方式和钢板组合截面类型等设计参数,对4个大尺度新型PEC柱-钢梁T形件摩擦耗能型中节点试件进行拟静力试验。基于试验数据,分析了试件承载能力、连接力学性能、节点传力机理和破坏模态等抗震性能。研究结果发现:新型卷边PEC柱较大程度增强了核心区混凝土的约束作用,更好满足"强柱弱梁"的抗震设计要求;PEC柱轴压力增大了节点初始转动刚度,其二阶效应降低了节点抗弯承载力,但加快了梁截面进入屈服的损伤进程;预拉对穿螺栓使节点域实现了混凝土斜压带传力机理,相应降低了节点区的抗剪需求,且具有一定的自复位功效;由于T形件对节点的加强作用,使得除试件SLJ3外的其余试件破坏模态均为T形件端部外排螺栓附近钢梁截面充分屈服形成塑性铰的理想延性破坏机构,对应连接转角均大于大震层间相对侧移限值1/30,表明摩擦耗能型连接较好实现了"小震通过摩擦耗散地震能,中大震利用T形件端部外排螺栓附近梁截面屈服耗散地震能"的设计目标。     

钢筋混凝土梁柱边节点抗震性能参数分析

通过2个钢筋混凝土梁柱边节点的低周反复荷载试验,从骨架曲线、变形能力和耗能等方面对边节点的抗震性能进行了研究,进一步应用有限元程序ABAQUS对梁柱边节点进行有限元参数分析,研究轴压比和配筋率对节点抗震性能的影响。研究结果表明:随着柱端弯矩增大系数的提高,边节点试件的破坏模式从柱端混凝土压溃破坏转变成梁端塑性铰破坏,现行规范规定柱端弯矩增大系数有效实现了"强柱弱梁"预期设计目标;若边节点试件发生梁端破坏,柱轴压比变化对钢筋混凝土节点承载力和抗震性能影响甚微;随着柱配筋率逐步提高,框架梁梁端出现了塑性铰,显著提高了节点的承载力和抗震性能。     

钢管混凝土柱-钢筋混凝土环扁梁节点性能试验研究

本文进行了钢管混凝土柱-钢筋混凝土环扁梁节点的静载和低周反复荷载试验,分析了节点的破坏形态、承载能力、延性、耗能能力等性能。本次试验结果显示,钢管混凝土核心区未发生屈服破坏情况,塑性铰产生于扁梁和环扁梁交界处(静载)和环扁梁上(低周反复荷载),环扁梁与钢管混凝土柱间未发生明显滑移现象;试验节点连接可靠,具有较好的承载力、延性以及耗能能力,能够满足延性抗震设计要求。     

应用OpenSees模拟钢管混凝土不等跨框架抗震性能

基于一榀方钢管混凝土柱-H型钢梁不等跨平面框架的抗震性能试验,应用OpenSees有限元软件,模拟了低周反复荷载作用下框架的荷载-位移曲线,并对其抗震性能影响参数进行分析。研究结果表明:OpenSees中塑性铰纤维单元模拟栓焊连接的H型钢梁具有合理性。混凝土强度对框架的抗震性能影响较小,提高钢材强度可以有效提升框架结构的承载力和延性,其中Q345具有较高的性价比。柱截面宽厚比越小,框架承载力越高。轴压比增大会对框架抗震性能产生不利影响,工程中应避免出现高轴压比。在钢管混凝土不等跨框架结构设计中,钢梁跨度要综合考虑梁截面抗弯能力和梁柱线刚度比,其变梁异型中节点宜选择合适的梁高比。     

预应力混凝土扁梁框架节点抗震性能试验研究

通过4个预应力混凝土宽扁梁框架边节点在低周反复荷载作用下的抗震试验研究,对宽扁梁边节点在模拟地震作用下的破坏形态、特征荷载、滞回特性、骨架曲线、延性以及耗能能力等抗震性能进行分析研究。研究表明:试件初裂出现在靠近柱附近的梁,最终破坏区域发生在节点外核心区剪切破坏;荷载位移滞回曲线基本上呈梭形且相对饱满,试件位移延性系数介于3.7~5.13,具有较好的延性及耗能能力;穿过节点外核心区的预应力筋数量变化时,试件的延性及耗能能力变化不明显;试验中出现外核心区内的扁梁纵筋与混凝土黏结滑移破坏,混凝土剥落,而内核心区水平箍筋并未达到极限强度,建议在扁梁框架节点的设计应设置构造竖向垂直箍筋。总体上看,预应力混凝土宽扁梁框架边节点具有一定的抗震性能,可以通过合理的构造措施将其应用于抗震结构中。     

柱端设置盖板式滑移摩擦节点H型钢柱抗震稳定性研究

基于损伤控制理念,提出了一种盖板式滑移摩擦柱端节点,该节点利用滑移摩擦代替材料屈服耗能,达到避免构件损伤的目的。为研究在柱端设置该节点H型钢柱的抗震稳定性能,设计并制作2个1/2缩尺的H型钢柱试件:一个试件为普通H型钢柱;另一个试件为柱端设置盖板式滑移摩擦节点H型钢柱,并进行低周往复加载试验。试验结果分析表明:在低周往复加载作用下,柱端设置盖板式滑移摩擦节点的构件,仅翼缘盖板发生塑性变形及黄铜摩擦板出现磨损,钢柱未发生损伤;其极限承载力相较于普通H型钢柱低10%;滞回曲线饱满,刚度与耗能能力与普通H型钢柱相差不大,表现出良好的抗震性能。有限元模拟结果与试验结果基本吻合,并通过有限元模拟分析盖板厚度对设置盖板式滑移摩擦节点H型钢柱受力性能的影响,研究结果表明:合理设置盖板厚度,在提高柱承载力的同时,保证了节点的摩擦耗能,使得钢柱得到有效保护,达到了预期的损伤控制目标。     

钢网格框架墙抗震性能试验研究

本文针对大跨度公共建筑提出一种新型钢结构承重外墙,按实际工程中的一榀墙架进行1∶1仿真建模并进行低周反复加载试验。分析了墙架的受力过程和破坏模式,并对构件的滞回性能、承载能力、延性、耗能能力等抗震性能指标进行了研究,试验中梁端及柱端截面处的应变值、整榀框架墙的荷载—位移滞回曲线及骨架曲线与有限元分析的数值吻合的均较好。试验表明此种新型钢结构承重外墙在往复荷载作用下具有良好的承载能力,耗能能力以及变形恢复能力,抗震性能良好,破坏形式表现为墙架顶部T形梁出现面外屈曲而引起的局部破坏。有限元分析中分别改变墙顶T型梁和层间H型梁的截面考虑了两者刚度的变化对墙架抗震性能的影响,研究表明墙顶T型梁截面刚度的提高对改善墙架的抗震性能效果明显,层间H型梁的刚度提高对改善墙架抗震性能效果不明显。     

火电厂主厂房结构异型节点抗震性能试验研究

为掌握火电厂新型主厂房框排架结构中异型节点的抗震性能,对由两侧梁高不等、柱截面突变及错层引起的异型节点进行了6个1/5比例试件拟静力试验研究及含有该类节点的空间结构试验研究。研究了节点的受力破坏模式、滞回耗能性能、强度和刚度退化规律及承载力计算方法。结果表明:该类节点初裂与极限荷载较常规节点显著降低,易发生小核心剪切破坏和柱端压弯剪复合破坏;异型节点中剪力墙的设置可以有效改善节点的抗震性能,提高其延性和耗能能力;通过分析节点受力机理并根据不同的破坏形态,提出针对SRC异型节点的承载力计算方法,为该类节点的实际设计提供参考。     

复式钢管混凝土外肋环板节点抗剪承载力研究

在已有理论和试验研究的基础上,对复式钢管混凝土外肋环板节点的抗剪受力性能进行分析。建立了节点核心区的抗剪受力模型,将节点域抗剪贡献分为三部分:节点域内外钢管腹板的抗剪贡献、节点主要连接件竖向肋板与锚固腹板的抗剪贡献以及节点域混凝土的抗剪贡献,推导了复式钢管混凝土柱节点屈服抗剪承载力和极限抗剪承载力的计算公式,为复式钢管混凝土柱节点的工程设计提供承载力计算方法。理论得到的节点屈服剪力和极限剪力值与试验结果进行了对比,并提出抗剪能力储备系数这一新指标反映节点的抗剪切破坏能力,量化地解释了节点发生梁铰破坏后抗剪能力的安全储备。得出此类新型节点在破坏时抗剪储备能力充足,可保证节点达到良好延性的破坏模式,说明节点设计符合强剪弱弯的抗震设计原则。     

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。     

CFRP加固半高填充墙短柱框架抗震性能试验研究

设置半高填充墙的钢筋混凝土框架结构在地震中极易发生短柱破坏,进而引起结构整体倒塌,为改善半高填充墙框架结构的抗震性能,制作了3组半高填充墙框架结构试验模型,采用不同方法对短柱外包(Carbon fiber reinforced polymer, CFRP)加固,分析了CFRP布条带加固模型和全包加固模型的延性系数、滞回曲线、骨架曲线、刚度退化、耗能能力及破坏模式。试验结果显示：CFRP加固将半高填充墙框架结构的薄弱环节从短柱转移到填充墙,在填充墙完全破坏后框架结构表现为强柱弱梁型的节点破坏,外包CFRP加固将半高填充墙框架短柱破坏的脆性破坏模式转变为强柱弱梁型的框架延性破坏模式;全包加固后结构的初始刚度有所提高,条带加固可以大大提高结构的耗能能力,2种加固方法都能提高结构的延性和抗震性能。     

方钢管混凝土柱与钢梁的外肋环板节点抗震性能试验研究

为研究外肋环板节点的抗震性能,本文对3个十字型足尺试件进行了低周反复循环加载试验,分析了各试件的破坏过程及特征,然后根据实测的滞回曲线对节点的承载力、延性、耗能能力、强度退化、刚度退化等抗震性能指标进行了详细的比较分析。研究结果表明,外肋环板节点构造措施简单合理,具有较好的抗震性能。通过空钢管试件和填充混凝土试件的对比分析,表明在钢管中填充混凝土有利于改善节点的抗震性能。     

低周反复荷载作用下矩形钢管混凝土柱与钢梁连接节点的受力性能

本文进行了2种矩形钢管混凝土柱与钢梁连接节点——翼缘全螺栓(BFP)连接节点与外加强环(WFP-BW)连接节点在柱端低周反复荷载作用下的抗震性能试验,分析比较了这2类节点与焊接翼缘板(WFP)连接节点在不同轴压比下的滞回性能、强度与刚度退化、延性比与耗能比、破坏机理与破坏特征,得出了一些有参考价值的结论。     

基于ABAQUS的新型型钢混凝土梁柱节点抗震性能数值分析

针对传统型钢混凝土(SRC)柱抗震性能不足的现状,提出2种新型截面型钢混凝土柱,当新型柱与梁连接时,节点的构造措施和抗震性能并不明确。基于Abaqus工作平台,建立已完成的5个新型SRC梁柱节点试验试件的有限元模型,对其循环反复荷载作用下的受力性能进行分析,将数值计算所得滞回曲线、骨架曲线和型钢应力状态与试验结果进行对比,两者吻合较好。在此基础上,分析轴压比、混凝土强度和加载角度对节点抗震性能的影响,并建议在实际工程设计中,除了对2个主轴方向的承载力、刚度和位移限值验算外,还应考虑加载角度θ=60°时的情况。     

预制混凝土梁-柱-叠合楼板节点抗震性能数值模拟分析

梁-柱-叠合板节点是装配整体式混凝土框架结构的研究重点。文中对装配式混凝土框架梁-柱-叠合板边节点和中节点进行了精细化的有限元建模和分析。数值模型中使用了弹簧失效准则的方法模拟预制构件与后浇混凝土之间的界面,考虑了预制梁上下部钢筋的滑移、预制柱内纵筋的受力状态、预制梁端面键槽的设置。为了验证数值模型的准确性,将与试验进行对比分析,结果表明：数值模拟得到的试件破坏形态、滞回曲线、骨架曲线和性能参数与试验结果吻合较好。在验证模型有效的基础上,研究了不同楼板宽度、轴压比、梁板混凝土强度对边节点和中节点抗震性能的影响,为此类装配整体式混凝土结构和工程应用提供参考。     

外伸式端板连接型钢-混凝土组合节点恢复力模型研究

通过对7个外伸式端板连接蜂窝钢梁-复合焊接环式箍筋混凝土柱节点组合试件进行低周反复荷载作用下的拟静力试验,分析了不同的螺栓数量、直径以及不同排列方式下节点的抗震性能,建立了该种组合节点的恢复力模型。试验结果表明:螺栓数目多、直径大的试件,抗震性能好;8个螺栓排成四行两列的节点为最合理的节点形式;建议的恢复力模型骨架曲线与试验骨架曲线符合较好,可供外伸式端板连接型钢梁-混凝土柱组合节点组成框架结构的弹塑性地震反应分析参考。     

仿古建筑圆钢管柱-工字钢截面双梁节点抗剪承载力研究

为了研究仿古建筑圆钢管柱-工字钢截面双梁节点的抗震性能以及轴压比和节点约束效应对节点核心区抗剪承载力的影响,对4个全焊双梁-柱节点进行了水平低周反复加载试验。将节点域分为上、中、下3个小核心区,通过观测试件在侧向力作用下的破坏形态,研究双梁-柱节点的受力机理,得到节点域下核心区的剪力-剪切变形滞回曲线。从试验的滞回曲线可以看出,节点下核心区最先屈服且下核心区剪切角最大,上核心区次之,剪切变形发展均较为充分。试验结果表明,仿古建筑圆钢管柱-工字钢截面双梁节点破坏形式主要为沿节点下核心区对角线的剪切破坏。根据试验和理论分析结果,提出一种考虑轴压比和约束效应影响的双梁-柱节点的抗剪承载力计算公式。     

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。     

考虑轴压比影响的预应力混凝土扁梁框架内节点抗震性能试验研究

通过3个不同轴压比的预应力混凝土扁梁框架内节点试件的低周反复荷载加载试验,对节点的破坏形态、滞回曲线、延性、耗能能力以及刚度退化等抗震性能进行了初步研究,并着重探讨了轴压比对预应力混凝土扁梁框架内节点抗震性能的影响规律.     

外包钢-混凝土组合梁与钢管混凝土柱连接节点的滞回性能研究

为研究外包钢-混凝土组合梁与钢管混凝土柱连接节点的抗震性能,基于外包钢-混凝土组合梁与钢管混凝土柱连接节点低周反复荷载作用下的试验结果和有限元的模拟,分析了两类试验节点的滞回特性,提出外包钢-混凝土组合梁与钢管混凝土柱连接节点的三折线恢复力模型及其特征参数的取值范围,并给出恢复力模型表达式。结果表明,试件具有良好的耗能能力,建立的恢复力模型骨架曲线与试验值接近;有限元与试验所得的滞回曲线及骨架曲线在弹性阶段吻合较好,随着荷载的反复,两者之间的差异逐渐增大。