基于成组耗能棒的预制预应力混凝土框架节点抗震性能试验研究

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近十余年来,建筑工业化进程正在我国如火如茶地推进。装配式混凝土结构以其易于标准化、定型化和模数化的特点,大幅提高了建造速度,降低了劳动强度,保证了工程施工的质量,符合绿色环保的理念,因此发展势头迅猛。本文依托自然科学基金——《基于成组耗能棒的局部预应力装配式混凝土框架抗震性能与设计方法》(51678136),对装配式混凝土结构梁柱节点的类型进行总结,对国内能投入生产的主要装配式结构体系进行多方面的对比,并通过查阅文献梳理国内外学者在梁柱节点抗震性能方面的研究历程和思路。在此基础上,将课题组研发的一种新型纵向削弱圆棒式屈曲约束耗能装置——耗能棒引入到装配式节点中,提出一种基于成组耗能棒的新型预制预应力装配式混凝土框架节点。为深入研究该新型装配式混凝土节点的抗震性能,本文设计了两组预制牛腿分别为普通混凝土和UHPC的构件,配置不同的耗能棒组,进行了 5组足尺试件的低周反复荷载试验。在试验过程中观察记录试件的裂缝发展和破坏形态,并通过处理试验数据得到试件的滞回曲线、骨架曲线、屈服荷载与屈服位移、极限荷载与极限位移、强度退化表、刚度退化曲线、单周和累积耗能值、预应力值变化曲线、自复位系数、梁柱结合面变形等,从多角度分析评价五组试件的各项抗震性能指标,得出以下几个主要结论:(1)该新型节点的抗震性能良好,五组试件的滞回曲线均比较饱满,耗能能力较强,各项抗震性能指标均满足规范要求。(2)UHPC牛腿的性能要明显优于普通混凝土牛腿。(3)不同耗能棒组和预应力会显著影响该新型节点的刚度、承载能力、延性、自复位能力、耗能能力等抗震性能指标。(4)综合多项指标,耗能棒组由两根削弱段长度为150mm的耗能棒组成的试件YZ-2综合性能最优,其承载力稳定,延性大,滞回曲线饱满,耗能能力强且自复位性能好,最具推广应用价值。利用OpenSees进行该新型装配式节点的有限元模拟,对比发现,模拟结果与试验较为吻合;借助有限元软件,进行节点预应力值、耗能棒换算截面积、轴压比的参数化分析,得到上述各参数与节点性能的关系。最后,对本文的研究内容和结果进行了总结,根据试验结果提出了该节点的改进建议,并对该新型节点尚需进一步研究的问题提出展望。
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