预制装配式混凝土斗拱节点抗震性能试验研究

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斗拱以其独具特色的结构体系和丰富的历史文化成为了中国木结构建筑的典型构件,同样在现代仿古建筑中也不可缺少。但是由于自身材料特性的限制,在耐腐蚀、耐火性、耐久性等方面存在一定的缺陷,而且修复困难。所以随着社会与科技的不断进步,现代仿古建筑中的斗拱已不再使用木结构,而是采用了混凝土材料。考虑到材料特性的差异,安装工艺与古代木结构也存在着差异,故斗拱的一些力学性能与破坏形态也会随之改变。本文采用实际工程中的斗拱与混凝土柱的连接方式,开展低周往复加载试验来研究斗拱节点的抗震性能,并对斗拱薄弱部位进行加固处理,明确其破坏形态,可为实际工程提供指导。本文共设计了 5组预制装配式混凝土斗拱试件,并开展了低周往复荷载作用下的试验研究,对不同轴压比及斗拱上部不同配重进行参数分析。得到了各试件的滞回曲线、骨架曲线、刚度退化及延性和耗能性能,分析了装配式混凝土斗拱节点处的破坏机理和节点区域的应变分布,并且分析了装配式混凝土斗拱节点的破坏主要是由于栌斗为素混凝土的自身开裂引起的。试件的滞回曲线饱满,装配式混凝土斗拱节点处结构的塑性变形能力充分发挥,其耗能性能突显,轴压比越大,试件的刚度退化就越明显。通过数值仿真模拟计算,对装配式混凝土斗拱节点的抗震性能进行分析研究,将试验所得结果与将有限元结果加以比对探究,二者趋于一致,认为有限元模型具有较高的准确性。对栌斗节点进行了参数分析,并进一步对掺入3种不同钢纤维体积含量的栌斗进行加固处理,进而研究装配式混凝土斗拱节点抗震性能的数值仿真计算,着重研究了栌斗的破坏形态、应力应变云图的分布规律。结果表明,钢纤维在一定程度上对栌斗塑性应变的发展可以起到有效的约束作用,使得栌斗处的抗拉强度与抗剪强度都能得相应的提高。掺入一定量的钢纤维不仅能提高栌斗的抗震性能,同时也能使装配式混凝土斗拱的整体抗震性能得以提高。
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