含可更换耗能连接的装配式混凝土框架节点半刚性特性研究

发布时间：2020-03-20 17:28

【摘要】：装配式混凝土结构是我国建筑工业化发展的一个重要方向。装配式混凝土框架节点形式对结构的施工速度、连接性能以及结构在地震作用下的消能减震能力有着显著的影响,但目前常用的两种梁柱节点——等效现浇节点和装配式节点——均无法兼顾施工速度以及连接与消能减震性能。同时,为了尽可能地加快地震灾后修缮工作,具有高可修性的节点连接形式也是装配式混凝土框架的一项重要研究内容。为了同时满足快速施工安装、较高的连接及消能减震性能与震后易修复三个要求,课题组提出了可更换耗能连接。该连接在结构处于正常使用状态与小震作用时,为梁柱节点提供连接刚度,在中震或大震作用时,利用其滞回性能耗散地震能量,同时将损伤控制在连接中,震后只需更换损伤的连接即可完成结构的修复工作。由于采用该连接的装配式混凝土框架中梁柱混凝土在节点处互相分离,节点连接刚度有所下降,节点呈现出半刚性特性。该可更换耗能连接的刚度特性是影响节点半刚性特性的主要因素,也是影响含可更换耗能连接的装配式混凝土框架结构抗侧刚度的一个关键因素。本文围绕该可更换耗能连接,从部件、节点与结构三个层次进行了研究,主要内容如下:(1)根据连接及节点细部尺寸,分别推导了可更换耗能连接轴向刚度及含可更换耗能连接的装配式混凝土框架节点转动刚度的理论计算方法,并给出了框架结构在风荷载及小震作用下侧移放大系数与节点半刚性系数的关系。(2)开展了可更换耗能连接及含可更换耗能连接的装配式混凝土框架节点的试验研究,得到了可更换耗能连接的试验轴向刚度及含可更换耗能连接的装配式混凝土框架节点的试验转动刚度与弯矩-转角曲线,并结合ABAQUS有限元模拟与理论计算结果进行对比,证明了理论计算方法的正确性。(3)利用理论计算方法,对含可更换耗能连接的装配式混凝土框架进行初步设计,并通过验算说明设计流程的可行性。利用混凝土塑性损伤模型与ABAQUS有限元模拟,分析了按照刚接框架进行计算的现浇钢筋混凝土框架在考虑梁混凝土开裂后节点的半刚性特性以及框架的抗侧刚度降低程度。(4)讨论了可更换耗能连接的安装时机对含可更换耗能连接的装配式混凝土框架梁二次受力弯矩分配情况的影响,指出采用可更换耗能连接可将梁端负弯矩转移至跨中,减少梁端负弯矩对梁柱节点的不利影响。
【图文】：

状态图,钢筋,状态,混凝土框架

而且同样存在现浇混凝土框架结构在强震下损伤分散的特点：梁端较大范围内出现钢筋鼓曲与混凝土剥落现象（图1-1），震后修复难度较大。装配式节点指的是用螺栓进行混凝土框架预制梁柱的节点连接，可最大程度发挥装配式混凝土结构快速施工安装的优点，，但节点连接性能有所下降，结构的整体性对比节点等效现浇结构以及现浇混凝土结构较差，在抗震设防区的应用受到一定影响。可以看出，两种装配式混凝土框架节点类型均无法兼顾施工速度以及连接

示意图,节点,示意图,延性

第 1 章绪论将这种延性连接器用于洛杉矶的一个 4 层装配式混凝土框架结构停车场中——WilternCenter Parking（图 1-7）[7]，并在此后对这种结构进行了一系列分析和推广，具体工程应用包括举办奥斯卡颁奖典礼的多层框架——好莱坞高地中心（图 1-8）和旧金山 39 层的 Paramount 公寓建筑（图 1-9）。2003 年以来，Chang 等人[30,31]对带有 DDC 的框架节点进行了足尺和缩尺模型试验，试验证明这种带延性连接的节点耗能效果很好，且性能明显优于相同尺寸的现浇结构。2008 年，Kenyon 等人[32]对带有 DDC 的装配式混凝土结构开展了有限元模拟，并对这种结构的抗震性能进行了预测和评估。在国内，研究者也开展了一系列在装配式结构中设置延性连接的研究。1998 年林宗凡[33]针对延性节点拉-压屈服、摩擦滑移及非线性弹性反映三种延性机理进行了试验验证，并从楼层剪力-层间位移角关系、节点弯矩-转角关系、钢筋的应力-应变关系等角度对延性节点的构造作出评价和建议；2012 年，李向民等人[9]在国内外研究的基础上提出了一种低屈服点高延性连杆，并开展了相应的试验研究，试验证明，这种连杆的加入可以使节点正负向加载延性系数得到一定幅度的提高。
【学位授予单位】：东南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TU37

【参考文献】