新型预制装配式RC框架梁柱节点抗震性能研究

摘要

随着国家对绿色生态可持续发展越来越重视，预制装配式结构应势而生，其低能耗低污染、施工速度块、质量控制精细等优点越来越受到大家的青睐。其中，预制装配式钢筋混凝土框架结构是应用较为广泛的结构体系，其梁柱节点的连接直接决定了结构的整体力学性能，是抗震研究的重点及结构整体抗震性能研究的前提和基础。 本文在大量学者研究的基础上，提出一种采用钢板焊接将预制梁和预制柱通过预埋型钢连接在一起的新型预制装配式RC框架梁柱节点，通过试验研究及数值模拟计算对节点的滞回曲线、骨架曲线、承载力、刚度、延性及耗能等进行研究，分析了不同参数对新型梁柱节点抗震性能的影响。根据试验及数值模拟计算结果，结合其特点，对新型预制装配式梁柱节点提出设计方法和施工要求。论文主要结论和创新成果如下： （1）新型预制装配式RC框架梁柱节点与传统现浇梁柱节点抗震性能相当。与现浇梁柱节点呈梁端弯曲破坏不同，新型节点混凝土保护层无脱落现象，构件整体裂缝发展比较充分。新型节点刚度、承载力及其退化情况优于现浇节点，延性满足要求但小于现浇节点，耗能能力与现浇梁柱节点相当。另外，试验过程中，新型节点梁连接区混凝土与转换钢板在梁端位移加载下均出现不同程度的剥离，说明在构件制作时，应注意转换钢板与混凝土之间的粘结问题，增强两者之间连接的可靠性。 （2）确定了新型梁柱节点梁内预埋型钢的最小锚固长度。由试验研究结果和数值模拟计算结果综合可知，不同梁内预埋型钢长度，对节点破坏形态、承载力退化及能量耗散系数的影响不明显，对节点构件刚度、延性及承载力大小影响较大。梁内预埋型钢长度过小，节点刚度和承载力下降明显，延性变差。梁内预埋型钢最小锚固长度需不小于300mm。 （3）得到了不同参数对新型梁柱节点抗震性能的影响。连接区型钢留置长度，过长或过短都将导致连接区与预制梁刚度不匹配，承载力下降，传力效果差，取为200mm较为合适；转换钢板厚度过小会导致预制装配式梁柱节点承载能力下降，最小厚度不宜小于16mm；连接区焊板厚度、预制梁箍筋间距及柱轴压比对新型梁柱节点构件受力性能影响较小。 （4）提出了对新型预制装配式RC框架梁柱节点更为合理的设计方法及施工要求。预制梁内纵筋直径设计不宜过小；连接区型钢采用焊缝强度应满足文中公式验算要求；转换钢板焊接栓钉以加强其与混凝土的连接，栓钉的具体布置及直径应满足文中要求；建议施工中型钢骨架一次浇铸成型，保证质量，提高节点受力。

目录

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致谢

图清单

表清单

变量注释表

1 绪论

1.1.1 研究背景

1.1.2 研究目的及意义

1.2 RC 框架梁柱节点抗震性能的试验研究现状

1.2.1 国外研究现状

1.2.2 国内研究现状

1.3 RC 框架梁柱节点抗震性能的数值模拟计算研究现状

1.4RC框架梁柱节点的设计及施工现状

1.4.1 设计现状

1.4.2 施工现状

1.5存在的问题

1.6研究内容及技术路线

1.6.1 研究内容

1.6.2 技术路线

2 抗震性能试验设计及现浇 RC 框架梁柱节点抗震性能试验研究

2.1.1 试验目的

2.1.2 试件设计与制作

2.1.3 试验方法及加载装置

2.1.4 加载方法

2.1.5 量测内容及仪表

2.2原材料力学性能试验

2.2.1 混凝土的材料力学性能

2.2.2 钢筋的材料力学性能

2.2.3 钢板材料力学性能

2.3 试验现象及破坏形态

2.4 荷载—位移滞回曲线

2.5 荷载—位移骨架曲线

2.6承载力退化

2.7 节点刚度

2.8节点延性

2.9节点耗能能力

2.10 本章小结

3 新型预制装配式RC框架梁柱节点抗震性能试验研究

3.1 试验现象及破坏形态

3.1.1 试件YZ200

3.1.2 试件YZ300

3.1.3 试件YZ400

3.1.4 试件YZ500

3.1.5 节点最终破坏形态

3.2 荷载—位移滞回曲线

3.3 荷载—位移骨架曲线

3.4应变分析

3.5承载力退化

3.6 节点刚度

3.7节点延性

3.8节点耗能能力

3.9 本章小结

4 新型预制装配式RC框架梁柱节点抗震性能数值模拟计算

4.1 数值模拟计算方案

4.1.1 数值模拟构件基本信息

4.1.2 单元类型的选取

4.1.3 材料本构模型

4.1.4 不同部件之间的相互作用

4.1.5 边界条件及加载方式

4.1.6 网格的划分

4.2 破坏形态

4.3 变形情况

4.4荷载—位移骨架曲线

4.5梁内预埋型钢长度参数分析

4.6连接区型钢留置长度参数分析

4.7连接区焊板厚度参数分析

4.8转换钢板厚度参数分析

4.9预制梁箍筋间距参数分析

4.10轴压比参数分析

4.11 本章小结

5 新型预制装配式RC框架梁柱节点设计方法及施工要求

5.1 试验研究和数值模拟计算综合分析

5.2 预制装配式梁柱节点设计方法

5.3 预制装配式梁柱节点施工要求

5.4 本章小结

6 结论及展望

6.1 结论

6.2 展望

参考文献

作者简历

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