装配式钢筋混凝土梁柱节点的非线性力学性能研究

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装配式建筑以其工期短、现场劳动力使用量减少、能有效的提高建筑质量等特点,成为现代建筑行业发展的必然趋势。在装配式结构中,梁柱节点是梁、柱之间传递荷载的重要组成部分,关系到整体结构的安全,进行梁柱节点的设计时,要满足“强柱弱梁、强节点弱构件”的要求,应优先保证节点区域的强度、刚度以及延性。本文在经典的梁柱连接体的实验基础上,选取一种贯穿式的预应力装配式梁柱节点模型,通过对现浇梁柱节点模型和装配式梁柱节点模型进行有限元分析,研究了梁柱节点在不同混凝土强度和不同箍筋强度下,节点的抗剪性能;以及在不同轴压比和不同混凝土强度下节点的抗震性能。主要进行如下研究:(1)建立了现浇梁柱节点模型和新型的装配式梁柱节点模型,这种新型的装配式梁柱节点模型在节点处利用预应力螺栓进行连接,并在梁端建立钢板箍来代替箍筋的作用;在模型的建立过程中,需要考虑材料的非线性及螺栓与梁之间的接触非线性。(2)分析了现浇梁柱节点模型和装配式梁柱节点模型的自振特性,并且讨论了轴压比、混凝土强度、预应力等参数对节点自振特性的影响。由数值分析结果显示:由于装配式模型梁柱节点处钢板箍及预应力螺栓的作用,现浇模型相对于装配式模型来说,节点模型的振型变化较大;轴压比对结构自振频率影响不大;当结构受到的约束条件相同时,混凝土强度增大或者添加预应力的作用时能增强结构的整体刚度。(3)针对装配式梁柱节点模型行抗剪性能的研究,分析混凝土强度和箍筋强度等相关参数对梁柱节点模型的梁的抗剪性能的研究。数值分析结果显示:由于装配式模型梁端钢板箍的作用,当梁的混凝土强度增大时,钢板箍能够抑制梁端的破坏,此时梁发生斜截面的剪切破坏,并且随着混凝凝土强度的增加,梁的极限承载力也会增加;梁的箍筋强度增大时,箍筋能够有效的承担一部分的剪力,并对裂缝的开展和延伸起到了抑制的作用。箍筋强度越高,梁的抗剪承载力越大。(4)研究现浇和装配式梁柱节点模型的抗震性能,并分析轴压比、混凝土强度对现浇梁柱节点模型和装配式梁柱节点模型的抗震性能的影响。结果表明:由于装配式模型梁柱节点处螺栓的作用,装配式模型与现浇模型相比,抗震性能更好;当梁柱节点的轴压比增大时,节点的承载力也会随之增大,当轴压比超过一定范围时,轴压比的作用会对梁柱节点产生不利的影响;当节点的混凝土强度等级增大时,节点的整体抗震性能也有所增加。
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