粘钢和HAUNCH加固框架梁柱节点抗震性能试验研究

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随着各国家建筑行业的迅速发展,主要考虑为重力荷载所设计的既有RC框架结构建筑物,在地震作用下框架节点很容易受到剪切破坏。如今,相关加固梁柱节点的加固方式及抗震性能的研究甚少,其中框架节点是核心区域。在以往的多次大地震资料中明确说明,RC梁柱节点一般都在重力荷载和地震水平力作用下承受极大剪力,将引起节点区剪切破坏。尤其是,框架结构中表现出脆性结构之一,因为直交梁的不连续性会直接导致节点区混凝土约束能力及强度。因此对既有RC梁柱节点加固方法及抗震性能研究,具有十分重要的实际意义。根据查阅以往的有关文献,通过分析加固梁柱节点的加固方法及受力特性,对未加固梁柱节点试件上提出新的加固方法,并设计了 1/2缩尺比例的五种试件。第一种试件为对节点核心区未进行加固的基本试件,其它试件为在梁柱结合面处三种不同形状大小的粘钢加固试件和一种Haunch加固试件。在试件进行加固时,本研究将考虑到实际建筑物的结构特性和节点核心区由于直交梁所形成的狭小空间,选择节点核心区最优、最合理的部位上进行加固措施。本文对试件分别进行低周反复加载试验,并通过试验数据结果来分析试件的损坏程度、荷载-位移关系、耗能消散、阻尼比例、有效刚度、延性、失效模式等抗震性能。试验结果表明:因为在节点区粘贴了钢板构件,J-S1、J-S2、J-S3、J-H加固试件均显著提高了节点区极限承载力。与基本试件相比,在正方向加载段分别提高了26%、10%、12%、64%,反方向加载段提高了 11%、5%、8%、53%。三种粘钢加固试件的位移延性系数相对于J-1,依次增大了 8.3%、11.1%、6.7%。其中,J-S2粘钢加固方式体现出最良好的延性性质,完全符合现《建筑抗震设计规范》GB50011-2010规定。除了加固试件J-H外,粘钢加固试件的刚度、能量耗散、阻尼比提高幅度微小,但J-H加固试件能量耗散相对其余构件提高了大约45%。在弹塑性阶段各试件的阻尼比约0.035-0.087,也符合现《建筑抗震设计规范》GB50011-2010第8.2.2条的规定。粘贴钢板对核心区混凝土起良好的约束作用,直接显著提高构件强度。同时,延缓节点核心区斜裂缝的发展,以此来提高节点的延性和耗能能力,避免节点核心区出现脆性破坏。利用ANSYS有限元分析软件对未加固基本试件进行模拟,进而可供实际加固工程设计和施工方法参考;基本试件的有限元模拟分析结果与试验结果吻合较好,均小于实测试验结果。
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