非对称配置耗能钢筋的混合连接节点抗震性能分析

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混合连接节点除了与传统的装配式预应力节点一样,通过后张无粘结预应力筋的张拉,使得预制梁、柱形成整体的连接形式外,还在梁柱接触面上下端配置普通耗能钢筋进行拉压屈服耗能,提升节点的抗震耗能性能。非对称配置耗能钢筋的混合连接节点(简称非对称混合节点),在梁柱接触面上下配置不同面积的耗能钢筋(上部面积大于下部面积),因其梁柱接触面下部耗能钢筋面积的减小,可以采用数量更少或直径更小的钢筋,方便施工和震后修复。目前,国内对非对称混合节点的抗震性能研究很少,国家规范更无相关设计方法。本文基于美国规范ACI 550.3-13和已有对称配置耗能钢筋的混合连接节点(简称对称混合节点)的研究成果,改进了非对称混合节点的设计方法和计算流程。同时,运用ABAQUS有限元软件,建立了非对称混合节点的弹塑性分析模型,并通过与国内其他学者完成的3个非对称混合节点试验的数值模拟对比分析,验证了本文分析模型的有效性。然后,采用该有限元分析模型,对1个现浇节点、1个对称混合节点以及4个上下耗能钢筋不同配比的非对称混合节点进行了抗震性能研究。最后,针对下部配筋过少导致的耗能能力略显不足的问题,提出了减小φdes设计取值的调整措施。基于本文算例分析,本文主要研究成果如下:(1)在最大加载位移下(层间位移角1/50),非对称混合节点相比于现浇节点构件损伤更小,避免了现浇节点可能出现的梁端核心区混凝土压碎现象。同时该类型节点具有更为出色的变形能力和自复位性能。(2)在最大加载位移下,非对称混合节点的平均残余变形约为现浇节点的40%左右;节点在大震作用下产生的残余层间位移角不会对结构安全性造成明显影响,不必进行整体结构的处理。(3)在最大加载位移下,非对称混合节点的混凝土损伤重点集中于梁端保护层,箍筋约束范围内的混凝土并无明显破坏情况;耗能钢筋未超出规范对总伸长率的限值,预应力钢筋还处于弹性阶段。(4)在最大加载位移下,非对称混合节点的耗能能力随着配比的减小逐渐降低,当配比小于0.3时,节点耗能能力略显不足;合理减小设计参数φdes的取值可以使其耗能能力得到良好改进,而节点的自复位性能等均不会受到明显影响。
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