地震作用下服役期装配式框架结构世构体系节点的损伤研究及优化

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装配整体式世构体系节点的连接方式与现浇节点的连接方式不同,针对装配整体式世构体系节点的抗震性能可能会受到节点连接方式、以及钢筋混凝土材料性能在随服役内发生退化的影响问题。本文对两个装配整体式世构体系的节点试件进行了拟动力试验。利用ABAQUS有限元软件建立了符合装配整体式世构体系节点性能的模型,完成了对节点损伤、延性系数等性能参数进行研究和节点优化分析。采用SAP2000软件对南京南站F地块的装配整体式世构体系框架结构进行增量动力分析,根据地震易损性分析原理,对不同服役期的装配整体式世构体系框架结构完成抗震性能分析。本文取得主要结论如下:(1)设计并制作了两个装配整体式世构体系的节点缩尺模型,并进行动力试验,实验结果表明:加载前期两试验节点的力学性能相当;加载后期两节点的性能出现较大差异,两试验节点的破坏位置不同,PCJ1发生破坏的位置为预制梁与后浇梁中段相交处,PCJ2发生破坏位置为上柱灌浆套筒的出浆孔处,说明柱子的破坏对节点的抗震性能产生了较大的影响。(2)采用ABAQUS有限元软件,建立了装配整体式世构体系节点仿真模型,采用非线性弹簧模型分别模拟了新旧混凝土之间的粘结性能,灌浆套筒与筒内砂浆的粘结性能,筒内砂浆与筒内钢筋的粘结性能,将仿真结果与试验结果进行对比分析,发现两者滞回曲线比较相似,骨架曲线基本重合。(3)考虑服役期内钢筋混凝土材料随服役期的劣化现象,对世构体系节点模型进行仿真研究,仿真结果表明:世构体系节点的抗震性能在前10年内基本不变,10年后呈现下降趋势。对比世构体系节点和现浇节点在服役期内的抗震性能,结果表明:现浇节点在整个服役期内抗震性能退化速度慢,整体抗震性能优于世构体系节点。(4)对U型钢筋的构造形式提出了三种优化方案,仿真计算结果表明:在前10年内,未优化节点的滞回曲线与三种优化方案的滞回曲线基本相同,随着服役期的增加,未优化节点的节点性能退化速度明显快于三种优化后的节点,说明优化后的节点减缓了节点性能随服役期的退化速度,其中优化方案一的优化效果最好。(5)利用SAP2000有限元软件完成了对装配整体式世构体系框架结构的增量动力分析和地震易损性分析,结果表明:不同服役期的易损性曲线发展规律基本相同,随着服役期的增加,不同破坏状态的超限概率曲线逐渐上移,结构的抗震性能逐渐减小,结构的超限概率也逐渐增大,服役期对“严重破坏”超限概率和“完全破坏”超限概率影响较大。
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