鋼絞線錨入式新型裝配式砼框架節(jié)點抗震試驗與理論研究.pdf

1、進(jìn)入“十二五”規(guī)劃以來，隨著我國城鎮(zhèn)化建設(shè)進(jìn)程的加快，國家大力推進(jìn)建筑工業(yè)化，以實現(xiàn)建筑業(yè)的轉(zhuǎn)型和升級，建設(shè)節(jié)能省地環(huán)保型住宅日益成為中國住宅建設(shè)的目標(biāo)和方向。預(yù)制裝配混凝土具有生產(chǎn)效率高、產(chǎn)品質(zhì)量好、對環(huán)境影響小、有利于可持續(xù)發(fā)展等優(yōu)點。在預(yù)制裝配混凝土結(jié)構(gòu)中，預(yù)制裝配混凝土框架和剪力墻結(jié)構(gòu)是兩類主要的結(jié)構(gòu)形式，其中框架結(jié)構(gòu)應(yīng)用面較廣。近些年國內(nèi)很多學(xué)者對預(yù)制裝配混凝土框架結(jié)構(gòu)的抗震性能進(jìn)行了大量的研究，本文是在既有研究成果的基礎(chǔ)上，

2、提出一種新型預(yù)制裝配混凝土框架梁柱節(jié)點并對其抗震性能進(jìn)行了試驗和理論研究，論文的主要工作及成果如下:
　　1.分析了預(yù)制裝配技術(shù)的發(fā)展對我國建筑業(yè)發(fā)展的重要意義，回顧和總結(jié)了裝配式混凝土框架結(jié)構(gòu)的有關(guān)技術(shù)和研究成果以及我國預(yù)制裝配式混凝土結(jié)構(gòu)存在的問題。
　　2.基于既有研究的基礎(chǔ)上，創(chuàng)新性的提出了一種鋼絞線錨入節(jié)點區(qū)的新型預(yù)制裝配框架梁柱節(jié)點，從耗能機(jī)制的原理出發(fā)，對其耗能機(jī)制進(jìn)行了理論分析，并評價了該新型節(jié)點的耗能能力。

3、為了掌握新型節(jié)點的抗震性能，設(shè)計制作了4個預(yù)制新型節(jié)點及1個現(xiàn)澆對比節(jié)點，其中四個預(yù)制新型節(jié)點的不同點在于節(jié)點核心區(qū)是否設(shè)置附加鋼筋以及鍵槽內(nèi)鋼絞線是否設(shè)置無粘結(jié)段。并詳細(xì)介紹了試件的設(shè)計、試驗的加載裝置及加載制度以及試驗量測內(nèi)容。
　　3.對4個新型預(yù)制混凝土框架梁柱節(jié)點及1個現(xiàn)澆節(jié)點進(jìn)行低周反復(fù)荷載試驗，對試驗過程和現(xiàn)象及試驗結(jié)果進(jìn)行了分析和研究，并與現(xiàn)澆節(jié)點的滯回曲線和骨架曲線、變形能力及承載力分析、剛度退化、耗能能力、鋼筋

4、應(yīng)變和變形能力等進(jìn)行了對比。試驗結(jié)果表明新型節(jié)點在梁端受向上的荷載時，即鋼絞線作為主受拉筋，其滯回曲線呈現(xiàn)弓形，飽滿程度不如現(xiàn)澆節(jié)點。預(yù)制試件向上的骨架曲線不存在明顯的屈服平臺段，其極限承載力相對于現(xiàn)澆構(gòu)件提高較多。預(yù)制節(jié)點在加載前期剛度退化較快，滯回耗能、等效粘滯阻尼系數(shù)在中前期不如現(xiàn)澆試件，但在加載后期，預(yù)制節(jié)點的剛度退化較現(xiàn)澆節(jié)點的慢，滯回耗能、等效粘滯阻尼系數(shù)相對于現(xiàn)澆構(gòu)件均有較大提高，部分指標(biāo)超過現(xiàn)澆試件，說明預(yù)制節(jié)點有著較大

5、的安全儲備。新型節(jié)點的位移延性系數(shù)低于現(xiàn)澆節(jié)點，但是新型節(jié)點的變形能力與現(xiàn)澆節(jié)點基本相當(dāng)。
　　4.介紹了幾種鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)或者構(gòu)件的恢復(fù)力模型，并且對其中的一種類型恢復(fù)力模型（三折線剛度退化恢復(fù)力曲線模型）進(jìn)行了相應(yīng)的數(shù)學(xué)描述?；趯π滦凸?jié)點低周反復(fù)荷載試驗所得到的滯回曲線以及骨架曲線的分析結(jié)果，通過對骨架曲線進(jìn)行無量綱化處理，建立了新型預(yù)制裝配節(jié)點的統(tǒng)一骨架曲線，并且與試驗結(jié)果所得到的無量綱骨架曲線進(jìn)行了對比，可以發(fā)現(xiàn)與試驗結(jié)

6、果符合較好。最后通過回歸分析得到了4個新型預(yù)制裝配框架梁柱節(jié)點在低周反復(fù)荷載作用下的剛度退化規(guī)律的數(shù)學(xué)模型。
　　5.基于現(xiàn)有的《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》及節(jié)點核心區(qū)傳力機(jī)理深入研究的基礎(chǔ)上對本文試件的有效驗算寬度、高度和有效深度進(jìn)行了計算。分析了節(jié)點的柱端壓彎破壞、四種破壞形式，設(shè)計中應(yīng)避免梁端受彎破壞、錨固破壞和核心區(qū)剪切破壞，以實現(xiàn)梁端受彎破壞的延性破壞形式，尤其應(yīng)嚴(yán)格避免剪切破壞，做到“強(qiáng)節(jié)點，弱構(gòu)件”。節(jié)點破壞的主要原因在于節(jié)

7、點混凝土約束不足、配筋不足、梁筋錨固出現(xiàn)問題以及施工不當(dāng)引起的。因此對于節(jié)點的設(shè)計要從強(qiáng)度和延性構(gòu)造兩個方面采取措施，可以提高節(jié)點的抗震性能。采用了改進(jìn)斜壓場理論(MCFT)對新型節(jié)點的抗剪強(qiáng)度與剪切變形進(jìn)行計算。結(jié)果表明:采用斜壓桿機(jī)理可以較好預(yù)測節(jié)點區(qū)的抗剪強(qiáng)度及剪切變形，但是預(yù)制裝配節(jié)點受力情況復(fù)雜，影響因素眾多，該理論有待更深入試驗研究的驗證。
　　6.基于混凝土損傷塑性的本構(gòu)模型，在反復(fù)測算的基礎(chǔ)上，確定了新型節(jié)點的有限

8、元分析參數(shù)，通過ABAQUS有限元軟件對新型節(jié)點進(jìn)行了建模分析，通過數(shù)值模擬結(jié)果和試驗結(jié)果對比，可以發(fā)現(xiàn)模擬計算出來的滯回曲線、骨架曲線與試驗實測的滯回曲線、骨架曲線有良好的吻合度。驗證了本文所建立的有限元模型模擬新型節(jié)點的抗震性能是可行的。
　　7.在現(xiàn)行規(guī)范的基礎(chǔ)上，根據(jù)新型預(yù)制裝配框架節(jié)點的受力分析，推導(dǎo)出新型節(jié)點的剪力計算公式以及節(jié)點核心區(qū)的截面驗算公式。
　　8.總結(jié)了本文的主要成果，同時指出了裝配式預(yù)制混凝土框架