施工缝对装配式梁柱边节点抗震性能影响的研究

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建筑工业化是我国建筑产业发展的目标与趋势,大力发展装配式建筑是落实建筑工业化的重要举措。装配式建筑具有生产效率高,节能环保等优点,但受施工工艺的影响,装配式梁柱节点之间会不可避免地存在施工缝。据相关研究显示,装配式框架结构的破坏主要集中在梁柱节点区域,结构设计中必须充分考虑节点和施工缝之间连接构造的可靠性。本文在现有研究的基础上,探究施工缝的存在对装配式梁柱边节点抗震性能的影响,分析梁柱边节点施工缝处的受力机理,主要研究内容及结论如下:对6个装配式和1个整浇梁柱边节点试件进行柱端加载的低周往复荷载试验。对比试件的破坏情况、滞回曲线、骨架曲线、刚度退化曲线、强度退化曲线、延性性能、耗能能力及变形恢复能力。结果表明:(1)施工缝的存在降低了装配式试件的承载能力及延性,但试件的变形恢复能力较强,有利于结构进行震后损伤的修复。装配式试件的初始刚度较大,由于施工缝处混凝土开裂较早,加快了刚度退化的速率,残余刚度与整浇试件接近;(2)装配式试件在前期加载中,每级加载循环的耗能量大于整浇试件,施工缝的存在降低了试件的极限变形能力,装配式试件的总耗能量低于整浇试件;(3)当施工缝在梁上留设时,轴压比的增大降低了试件的承载能力、延性性能及总耗能量,增大了试件的初始刚度。当施工缝在柱上留设时,轴压比的增大提高了试件的承载能力、耗能能力及初始刚度,降低了试件的延性及变形恢复能力。通过ABAQUS有限元软件建立梁柱边节点模型,与试验结果进行对比分析。试件的破坏情况一致,曲线走势一致,规律吻合。在模型建立正确的基础上,改变施工缝的留设位置,对比试件的骨架曲线、承载能力及延性性能,并分析在施工缝的复合作用下,改变纵筋配筋率、混凝土强度等级、轴压比大小等因素对装配式带缝节点性能的影响,结果表明:(1)施工缝留设位置在梁跨1/3至梁跨3/5区间时,试件的承载能力较高,延性较好,留设在梁端梁柱界面处至梁跨1/4区间时,试件的承载能力及延性较差。(2)在施工缝的复合作用下,装配式试件的承载能力和极限位移随着混凝土强度的提高而增大,梁内纵筋配筋率对试件的承载能力影响不明显,轴压比的提高造成节点承载力显著下降,轴压比为0.7时较轴压比为0.3时下降了30.77%。通过施工缝对梁柱节点性能影响的理论分析,对比试件内箍筋及纵筋的应变情况,结果表明:施工缝的存在降低了装配式试件的抗剪及抗弯性能。当施工缝在节点核心区的上柱留设时,柱端形成“塑性铰”。施工缝界面处混凝土内水泥水化不充分,骨料分布不均匀,粘结强度较低,削弱了界面处混凝土的抗拉及抗剪强度,对结构的抗震性能产生不利影响。
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