预压装配式混凝土框架延性节点的性能研究

摘要

预制装配式结构是我国实现国家建筑工业化的必然选择，装配式混凝土框架结构是符合我国国情并具有广阔应用前景的热门结构形式，装配式混凝土框架节点的研究又是推动此类结构发展和应用的关键问题。传统的湿式连接整体性能通常等效于现浇结构，但装配程度低，不适应于建筑工业化的发展需要，而传统的干式连接整体性又太差。为了改善装配式结构的抗震性能，同时适应建筑工业化的发展趋势，本文在总结国内外学者研究成果的基础上，提出了一种预压装配式混凝土框架延性节点形式。在节点区通过柱内的预埋PVC管穿入屈服点较低延性较好的钢材作为耗能杆件，预制梁通过异径螺纹套筒与耗能杆件相连，形成延性连接系统，地震作用下耗能杆件首先屈服发生塑性变形，从而避免其他构件损坏，预应力筋作为节点拼装的手段并提供自复位能力。将预应力节点与耗能构件相结合，形成一种新型的混合连接节点，将在我国拥有广阔的发展前景，具有相当高的研究价值。本文的主要研究内容和结论如下： （1）深入了解预制装配式混凝土结构的研究和发展现状，并对预制装配式节点的连接方式进行分类总结，针对其存在的问题，提出一种预压装配式混凝土框架延性节点。 （2）详细介绍了预压装配式混凝土框架延性节点抗震性能试验的基本情况，包括节点的构造形式、工作机理、设计方案、施工制作过程和试验的加载、测量方案。 （3）对两个预压装配式混凝土框架延性中节点和一个现浇对比中节点进行了足尺试验研究。使用MTS液压伺服加载试验系统，通过推拉两台作动器对节点施加竖向反对称低周往复荷载。参照普通现浇混凝土中节点，对比预压装配式混凝土框架延性节点的刚度、耗能能力、延性、变形恢复能力等，综合评价装配式节点的抗震性能。 （4）利用OpenSees有限元分析软件对预压装配式混凝土框架延性节点进行建模分析。研究试件的受力性能和滞回特性，跟试验结果进行分析对比。最后，针对影响节点性能的主要参数：混凝土强度等级、梁纵筋配筋率、耗能杆件的直径、轴压比进行参数分析。 上述研究表明：预压装配式混凝土框架延性节点基本实现了等同现浇甚至强于现浇的设计预期。相比于现浇节点，预制节点的初始刚度更大，极限承载力更高，在大位移加载情况下，预制梁柱并未出现明显损伤，具有优良的自复位能力，从而有利于减少震后修复的工作量。耗能杆件布置在柱内比布置在梁端的性能要优越，承载力、耗能能力、延性都有一定的提升。有限元软件OpenSees具有良好的非线性反应特性，能够较好地模拟梁柱节点在低周反复荷载作用下的受力特性。

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