钢节点预制拼装框架结构节点性能研究

摘要

预制装配框架结构目前有钢结构、预制装配钢骨框架结构及预制装配钢筋混凝土框架结构。钢结构自重轻、延性好，但造价高、防火性差。预制装配钢筋混凝土结构造价相对低，但其结构整体性受梁柱连接方式的制约，结构性能差异较大。钢节点预制拼装框架结构的性能则是钢结构与预制装配钢筋混凝土框架结构的一种折中。
　　本文在综合国内外已有研究成果的基础上，针对目前预制装配结构存在的抗震性能低、现场湿作业过多、施工工序复杂、人力成本高等问题，提出了一种新型的全预制拼装钢节点混凝土框架结构型式，该新型节点目前已获得国家发明专利。该结构应用独立的钢节点部件，将预制梁及预制柱通过高强螺栓连接于钢节点之上，实现梁、柱及节点的全预制装配，避免了现场施焊的工序，更不存在现场的湿作业，简化了现场安装操作，增强了节点区及结构的抗震能力，并且灾后维修更换构件方便灵活，为解决目前预制装配钢筋混凝土框架结构抗震性能低、安装不便、灾后构件更换困难等问题，提供很好的借鉴。
　　本文主要是通过试验和有限元分析研究了这种新型的钢节点预制装配混凝土框架结构梁柱节点的受力性能。取实际框架结构中的中节点试件，进行低周反复荷载下的试验研究，着重分析研究了该新型节点在模拟地震作用下的破坏形态、强度、刚度、强度退化、刚度退化、及滞回耗能能力。ANSYS建模的基本过程中考虑了几何非线性、材料非线性和高强螺栓及端板连接的面面接触非线性，通过适当的单元选取、恰当的有限元模型网格划分和合理的求解参数设置获得了较理想的计算精度，研究了混凝土梁的强度和螺栓的预紧力对节点受力性能的影响。
　　该新型钢节点相对于普通的钢筋混凝土框架结构具有较高的承载力，其滞回曲线较为饱满，其延性系数和粘滞阻尼系数都要高于传统的混凝土框架结构，延性和耗能能力较好，具备优良的抗震性能。