预制预应力套筒连接式框架节点抗震性能研究

发布时间：2020-07-14 16:33

【摘要】：预制混凝土结构是我国大力推广的新型结构形式,是实现建筑工业化的重要途径。预制框架节点性能的研究是发展预制装配式建筑的关键,本文结合国内外预制节点的研究结果,提出了一种以全灌浆旋轧滚压套筒连接预制梁柱钢筋的新型预制预应力框架节点形式。对节点制作所用全灌浆旋轧滚压灌套筒进行套筒连接接头轴向拉伸试验,将数值分析结果与试验进行了对比。并通过低周反复荷载试验对该节点的抗震性能进行了研究,基于试验数据得到了该节点恢复力模型。论文的主要工作及成果如下:(1)总结了国内外学者对预制框架节点抗震性能的研究成果,以及国内外关于灌浆套筒连接技术的研究现状,在此基础上提出一种新型预制预应力套筒连接式框架节点形式。(2)研究了本文节点试件制作所采用的全灌浆旋轧滚压套筒,该套筒采用低合金无缝钢管材料,通过专用机床经机械旋轧滚压成型,套筒内外成螺旋形肋。制作了4组12个套筒连接接头试件,对其进行轴向拉伸试验,对该种套筒连接接头的荷载-位移曲线、残余变形、破坏形态进行了研究。试验结果表明:在钢筋锚入长度不小于8倍钢筋直径的条件下,套筒连接接头的承载力和变形均满足国内行业规范要求。基于试验利用通用有限元软件ABAQUS建立了3个采用不同直径钢筋的套筒连接接头模型,计算得到接头的荷载变形曲线及极限荷载情况下的应力值,计算结果与试验结果较为吻合,验证了本文计算理论与方法的正确性。(3)阐述了预制预应力套筒连接式框架节点设计理念及试验目的。制作了1个现浇节点和3个采用不同直径普通耗能钢筋的预制节点,对节点构造、试件制作与拼装过程中的要点、试验加载方案以及测量内容进行详细介绍。(4)完成了1个现浇节点和3个的预制节点的低周反复荷载试验,对其试验现象及结果进行了分析研究。对4个试验节点的受力状态,破坏形态、滞回曲线、骨架曲线、耗能、刚度退化等方面进行了对比。结果表明:当普通耗能钢筋弯矩贡献比为50%时,预制预应力套筒连接式框架节点可同时具备良好的耗能和自复位能力。(5)基于试验数据采用试验拟合法得到低周反复荷载作用下3个预制节点的无量纲化骨架曲线模型,确定了恢复力模型中捏拢点的关系式,回归得到节点的刚度退化规律的计算式,可为预制预应力套筒连接式框架的弹塑性分析提供理论依据。
【学位授予单位】：北京建筑大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TU352.11
【图文】：

示意图,预制预应力,无粘结,有限元模型

A. Samet Arslandui[11]利用 ANSYS 对后线性分析，如图 1-2 所示。以研究其在循环荷载果表明：三维非线性有限元分析能够较为准确受力性能，但是分析模型的初始刚度却低于试验a[12]等在此前研究基础上，以试验。有限元分析线对后张拉预制预应力梁柱节点强度、刚度、耗、15.24mm 钢绞线的节点与参照节点作对比。结节点可能达到参照节点最大强度的 96%，耗能达度相当于参照节点的 77%。图 1-1 无粘结预制预应力边节点示意图

曲线,层间位移,有限元分析,荷载

但是分析模型的初始刚度却低于试验试件，结果如下图1-3。同年，Mustafa[12]等在此前研究基础上，以试验。有限元分析两者结合的方式，研究了不同直径钢绞线对后张拉预制预应力梁柱节点强度、刚度、耗能的影响。设计两个选用直径 12.70mm、15.24mm 钢绞线的节点与参照节点作对比。结果表明：选用直径15.24mm 钢绞线的节点可能达到参照节点最大强度的 96%，耗能达到其 48%，在层间位移达到 1.5%时，刚度相当于参照节点的 77%。图 1-1 无粘结预制预应力边节点示意图图 1-2 无粘结预制预应力有限元模型

示意图,预制梁,螺栓连接,节点

Lee Dong-Joo[14]等提出了一种采用螺栓连接的预制预应力梁柱节点尺边节点试件进行了循环加载，采用位移控制。试验结果表明：螺栓连接回曲线表现出明显的“拢捏”特征，与现浇节点相比，该类型节点的耗能在侧移方面表现出优异。此外，从螺栓、螺母的受力情况判断，螺栓连接梁柱边节点设计要求。同时节点预应力筋的设置可有效减小残余变形，也点裂缝产生发展，从而整体提升预制节点抗震性能。同年，Hyeony 等提型预制梁和预制柱组装成的新型预制框架节点，并对 5 个预制节点和 1 个对行了拟静力试验，试验表明：该试验节点耗能降低和刚度退化现象明显，点核心区钢筋滑移。延性与对照现浇节点等同。017 年，J.D Nzabonimpa，Won-Kee Hong，Jisoon Kim[15]等利用 Abaqus 软螺栓连接预制节点进行了非线性有限元分析，该节点具体结构如下图 1-4 预先安装金属板，在通过螺栓将金属板对接，从而使梁柱拼装在一起。有土塑性损伤模型，并对金属板接接触、失效模式等方面进行研究讨论。在数据对比，发现非线性有限元分析结果与试验基本吻合，证明该种建模方预测新型螺栓连接预制梁柱节点。

【参考文献】