新型全装配式混凝土干式连接框架柱的研究

摘要

装配式钢筋混凝土结构是工业化生产的建筑结构，以其施工速度快、湿作业少和环境效益好等优点越来越受到业主和设计人员的关注。但是，由于装配整体式结构仍需要湿式连接，施工过程比较麻烦；而目前装配式框架结构的干式连接节点可靠性较差，抗震性能有待提高；同时，我国装配式框架千式连接在理论方面的研究还比较滞后，使装配式框架结构在地震地区的应用受到限制。基于此，本文结合相关的试验资料，采用理论分析和试验分析相结合的方法对新型全装配式混凝土千式连接框架柱的受力性能进行了分析探讨。 分析国内外装配式混凝土框架柱-柱连接方法后，可知干式连接摆脱了湿作业的缺陷，是未来装配式框架连接的发展趋势。在总结前人工作的基础上，本文提出以焊接为基本连接方法的新型全装配式柱-柱干式连接混凝十框架柱，并对齿槽式的连接进行了研究。该新型框架柱连接构造的主要思想是利用混凝土承受压力，箍筋、齿槽、混凝土等承受剪力，纵向受力钢筋、钢板等承受弯矩。新型全装配式干式连接框架柱传力路径明确，尽量将剪力传递路径与弯矩传递路径分开。 通过对四个按照现行规范《混凝土结构设计规范》(GB50010-2002)和《建筑抗震设计规范》(GB50011-2001)要求设计的全装配式干式连接框架柱进行的低周反复荷载试验，对全装配式干式连接框架柱的抗震性能进行初次较为全面的研究。试验中，观测了构件在反复荷载下的开裂、屈服、破坏全过程及破坏形态等，分析探讨了荷载-位移滞回曲线、开裂荷载、屈服荷载、极限荷载、延性、刚度、等效粘滞阻尼系数等试验结果和抗震性能等。试验表明，全装配式干式连接框架柱具有较高的承载力和良好的抗震性能。 利用有限元分析软件ANSYS对整浇柱和干式连接预制柱进行了非线性有限元分析，将其承载力、位移变形、裂缝开展情况、应力应变等进行对比，探讨在一端固接、一端定向滑动情况下整浇柱和干式连接预制柱的受力性能。 本文分析了新型连接中的钢筋混凝土柱整体的受力情况，利用剪力磨擦理论对其连接部位受力情况进行了探讨，推导出相应的计算公式；对齿槽柱可能出现的六种破坏情况进行了初步的研究，得出相应的配筋验算公式；对预埋钢板的受力情况作出了初步的分析。 最后，对本文提出的新型全装配式干式连接框架提出了相应的设计建议。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1概述

1.1.1装配式建筑的特点及分类

1.1.2装配式建筑的分类

1.1.3装配式建筑国内外研究概况

1.2装配式框架的研究及应用状况

1.2.1国外的研究及应用状况

1.2.2国内的研究及应用状况

1.3装配式框架结构柱-柱连接节点的研究现状

1.3.1国外的研究及应用状况

1.3.2国内的研究及应用状况

1.4问题的提出

1.5本文的主要研究内容

第二章试件设计与试验方案

2.1装配式框架结构柱-柱连接节点的连接形式

2.1.1一般连接型式

2.1.2其它柱-柱节点的连接形式

2.1.3国外柱-柱节点连接形式

2.2新型柱-柱干式连接节点的构造思路

2.3新型柱-柱干式连接节点的连接型式

2.4 试验设计

2.4.1试验目的

2.4.2 试件设计

2.4.3试验装置与测试设备

2.4.4测试内容和方法

第三章试验结果及抗震性能分析

3.1材性试验

3.2试验现象及破坏形态

3.2.1 Z1柱破坏过程及形态

3.2.2 Z2柱破坏过程及形态

3.2.3 Z3柱破坏过程及形态

3.2.4 Z4柱破坏过程及形态

3.2.5 Z5柱破坏过程及形态

3.3 试验结果分析

3.3.1承载力分析

3.3.2柱端塑性铰区的转动

3.4抗震性能分析

3.4.1滞回曲线与骨架曲线

3.4.2开裂荷载和极限荷载

3.4.3延性

3.4.4刚度

3.4.5等效粘滞阻尼系数

第四章新型全装配式干式连接框架柱有限元非线性分析

4.1钢筋混凝土结构有限元分析模型

4.1.1材料单元的选取

4.2全装配式混凝土干式连接框架柱非线性有限元分析

4.2.1有限元模型

4.2.2计算边界条件和求解方法

4.2.3有限元计算结果的分析

第五章新型全装配式干式连接框架柱受力分析

5.1新型干式连接柱的整体受力分析

5.2钢筋混凝土全装配式柱齿的受力分析

5.2.1利用摩擦抗剪设计方法对全装配式柱齿的抗剪承载力的验算

5.2.2全装配式齿槽柱的计算

5.3预埋钢板的设置

5.3.1预埋钢板的设置

4.3.2活动盖板的设置

第六章结论及设计建议

6.1 结论

6.2设计和施工建议

6.2.1设计建议

6.2.2施工建议

6.3展望

参考文献

致谢