新型全装配RC柱间可更换耗能节点抗震性能及承载力计算方法研究

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根据当今预制装配钢筋混凝土(RC)体系在国内外的应用现状,对于装配式RC框架而言,节点通常会成为其结构抗震中的薄弱部分,因此节点的连接性能已经成为影响预制装配式RC框架结构(简称装配式结构)发展和推广的重要因素。装配式结构节点主要包括预制柱与预制梁间和预制柱间连接的节点,前者研究较多,后者对保证结构的整体变形和抗倒塌性能尤为关键,但与其相关的研究偏少。本文在已有文献的基础上提出了新型全装配RC柱间可更换耗能节点(New fully assembled RC column with replaceable energy-consuming joints,NFARCCRECJ),即NREC柱间节点。首先通过对现有文献中的试验结果进行了验证,表明文中所用有限元的建模与分析方法是合理和正确的。然后在此基础上对12个NREC柱试件进行数值模拟分析,重点研究了节点区域榫头长度、连接钢板厚度、轴压比、更换耗能钢板等参数对NREC柱抗震性能的影响规律,分析了NREC柱在各参数改变情况下的受力性能、滞回性能、耗能能力、变形特征。最后参考已有规范文献,从理论角度给出了NREC柱间节点的轴心抗压承载力、抗剪承载力的计算公式,节点接缝处的正截面承载力、屈服剪力及弯矩的计算,连接处凹凸槽的设计及承载力、螺栓屈服剪力、连接钢板长度的计算。对《组合结构设计规范》、《AISC 360-16》、《Eurocode 4》规范中型钢或钢板RC柱的抗剪承载力计算结果和数值模拟结果进行了对比,并提出适用于NREC柱的抗剪承载力计算公式,校核了公式的适用性和准确性。研究表明节点区域单齿榫头长度、轴压比对抗震性能影响较小,双层连接钢板厚度、更换耗能钢板对抗震性能影响较大。研究指出了将NREC柱间节点的承载力直接套用现有公式存在的不足,分析了混凝土项、箍筋项、连接钢板项、轴压力项等对承载力的贡献,对相关公式及系数进行拟合调整,并运用叠加原理和数据拟合技术推导出适用于NREC柱的抗剪承载力计算公式,通过校核发现提出的公式可适用且较准确,对以后的试验数据的验证具有重要参考意义。
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