高强螺栓-端板连接装配式钢筋混凝土柱抗震性能研究

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我国装配式建筑中柱仍旧主要使用现浇、灌浆套筒、浆锚接头连接等湿式工艺,无法彻底实现装配式建筑节约资源、减少施工污染、提升劳动生产效率的优势,本文提出一种能广泛应用于装配式框架结构中的新型干式装配柱-柱连接节点,其主要由预制上、下柱构成。上、下柱之间采用端板高强螺栓连接,具有拼装速度快、抗震可靠度高、耗能性能好等特点。目前国内外对干式柱-柱连接节点研究较少,因此对新型预制装配柱-柱连接节点进行抗震性能及设计方法研究具有重要意义。本文完成了3个新型预制装配式柱-柱连接节点和1个现浇式柱的低周反复荷载试验研究,重点分析了不同轴压比、不同端板厚度以及是否装配钢夹套等参数对试件破坏形态、滞回曲线、骨架曲线、延性、耗能能力等抗震性能的影响,根据试验结果和有限元分析抗震性能。结论如下:(1)试验结果表明,采用高强螺栓-端板连接节点会改变混凝土柱的破坏模式。纵筋与端板之间的可靠焊接对装配式柱的抗震性能起着重要作用。在不发生焊接破坏时,混凝土柱的承载力、延性和耗能能力不受柱-柱节点形式的影响,即高强螺栓-端板连接柱-柱节点有着不弱于现浇式柱的抗震性能。(2)适当提高轴压比可以提升高强螺栓-端板连接装配式钢筋混凝土柱的初始刚度和峰值荷载;钢夹套一定程度上限制了混凝土受力破坏,但由于与混凝土之间粘接不良,因而对试件的抗震性能影响很小;端板在试验过程中几乎没有形变与破坏,端板厚度仍有调整空间。(3)采用ABAQUS软件对低周反复荷载作用下的柱-柱节点有限元模型进行了验证,并进行了参数分析,分析比较了不同混凝土强度等级、纵筋配筋率和端板厚度对高强螺栓-端板连接装配式钢筋混凝土柱抗震性能的影响,以研究预制混凝土柱节点在循环载荷下的力学行为。有限元模拟结果表明:端板的厚度对预制装配式柱的抗震性能影响不大;提高纵向配筋率和混凝土的抗压强度可以提高预制柱的抗震能力。为使该类节点能在装配式混凝土框架结构中应用,应进一步探索钢筋与端板的连接类型、纵筋配筋率和混凝土强度等级等因素对高强螺栓-端板连接装配式混凝土柱性能的影响,为高强螺栓-端板连接柱-柱节点在工程中应用提供试验及理论基础。
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