新型装配式梁柱节点抗震性能研究

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装配式建筑指的是将建筑的一部分或所有构件在工厂预制做好并且运输到施工现场,将构件根据可靠的连接方法组合而成的建筑。相对于传统现浇结构高耗能,高浪费,污染环境的弊端,装配式建筑结构具有经济、便捷、环保和低耗能的优势,是未来建筑产业发展的趋势。目前装配式节点的种类繁多,具体构造差别很大,在以往进行的节点抗震研究中,对后浇整体式和焊接节点等等效现浇节点研究居多,对螺栓连接类型的装配式节点研究较少。本文结合已有的研究成果提出一种新型装配式节点,进行加载低周反复荷载数值模拟分析,初步计算了该新型节点的抗震性能。论文的主要工作及成果如下:(1)本文详细介绍了新型装配式梁柱连接节点的构造及设计思路,节点采用暗牛腿螺栓的连接方式,利用竖向承载力较高的暗牛腿作为承重构件,梁端预埋螺栓连接件,通过延性较好的螺栓穿过柱将梁固定,从而有效地实现轴力和弯矩的传递。结合实际工程应用,给出了构件制作方法,介绍了该节点的优势。(2)本文通过大型有限元软件ABAQUS进行仿真模拟计算。创建钢筋混凝土参数及构件尺寸与装配式节点相同的现浇混凝土梁柱节点对比,其中装配式节点梁端截面含筋量与现浇节点的一致。探究装配式和现浇节点不同连接方式下节点的承载力和抗震性能差别。数值模拟结果表明新型装配式梁柱节点负向加载时承载力与现浇节点相当,正向加载较现浇节点拥有更高的承载力。两者刚度退化曲线较为相似,装配式节点拥有更高的耗能系数。装配式节点较现浇节点力学性能差距不大,可以视为等效现浇节点。(3)为了进一步探究影响装配式节点性能的因素,对节点的暗牛腿长度,螺杆连接数量,螺杆截面尺寸、端板板厚度和螺栓预紧力进行不同参数化分析,探究这些参数对节点承载力和抗震性能的影响,分析结果表明柱顶施加轴压比对装配式节点的受力性能影响很小,而节点部位螺杆截面尺寸对节点的承载力影响较大,提高螺杆截面面积可以较大幅度提升节点的承载力。端通过施加螺栓预紧力可以提高节点的刚度及承载力,但过大的螺栓预紧力会使螺栓结构提前屈曲破坏,连接件的端板需要有足够的强度,避免在螺杆受拉屈曲前破坏。由于新型装配式节点较传统现浇节点构造区别较大,为了方便实际工程设计需要,提出弯矩转角曲线,可以较好的反映新型节点的力学性能。通过以上研究工作,本文对新型装配式框架结构梁柱连接节点的力学性能和抗震性能进行了较为全面的分析,为新型节点的试验和推广应用提供了一定的理论基础。
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