钢筋冷挤压套筒连接装配式梁柱节点抗震性能有限元分析

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随着我国城镇化的逐步提高,越来越重视对环境的保护。装配式建筑对环境污染较小,又有施工快捷等优点,得到了广泛的应用。装配式建筑存在的一个较大缺点是节点连接不牢靠导致结构抗震性能不佳。如何解决该问题成为推广装配式建筑的关键因素。本文对一种新型钢筋冷挤压套筒连接装配式梁柱节点进行研究,课题组对该节点连接进行了试验研究,得出了一些很有工程应用价值的研究成果,但受限于时间和经费,试验研究的试件有限。本文拟在前面研究的基础上,使用ABAQUS软件,建立更为精细的力学模型,进行数值拟合,分析模型的荷载-位移滞回曲线、骨架曲线等抗震特性,建立不同参数下的各种模型进行计算对比分析,并根据现有的研究成果及后续的分析总结,总结出各个参数对于构件的性能的影响规律,验证相关节点抗剪承载力计算公式,为类似的设计提供参考,主要工作及成果如下:(1)建立符合实际工作情况的混凝土、钢筋本构关系模型;(2)建立与试验等参数的装配式梁柱节点有限元模型并进行低周往复试验加载,对比有限元结果和试验结果。得出结果:在承载力、延性等力学性能指标方面上,有限元模拟值与试验值具有良好的拟合度,误差较小,且在可接受范围内。得出该梁柱节点模型符合实际情况同时证明了该试验的有效性;(3)基于已验证的有限元模型,增大梁柱节点尺寸设置足尺模型。采用单一变量原则,建立含后浇混凝土强度、梁纵筋配筋率、柱纵筋配筋率、柱轴压比、套筒强度,新旧混凝土界面抗剪承载力6个参数的对照组梁柱节点模型。分析对比不同参数对梁柱节点承载力,抗震性能以及破坏形态的影响,揭示梁柱节点受力机制并提出行有效的设计建议。结果表明:提高后浇混凝土强度等级可以增大装配式节点的承载力;提高梁纵筋配筋率可以增大装配式节点的承载力,抑制裂缝发展,改善构件延性;增大轴压比能提高装配式节点的承载力,会导致装配式节点的延性下降,但影响较小;在一定范围内,提高新旧混凝土交界处抗剪承载力,可以有效提高装配式节点的承载力和延性。基于有限元模拟的相关数据,根据已有的梁柱节点抗剪应力公式,计算验证符合钢筋冷挤压套筒连接装配式梁柱节点剪应力的公式,证明其可应用于实际工程。
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