采用碟簧的新型装配式混凝土框架节点抗震性能研究

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目前,我国正大力推动建筑工业化和绿色建筑变革。装配式钢筋混凝土建筑以其施工周期短、产品质量高、能源损耗少、环境污染小等优势成为现代建筑产业可持续发展的必然选择。然而,与现浇混凝土结构相比,装配式混凝土结构装配连接部位的可靠性对结构的抗震性能有较大影响,这在一定程度上制约了装配式混凝土结构的发展和应用。基于此,本文对国内外常用的装配式框架结构连接方式进行了系统研究,通过在梁端塑性铰区纵向钢筋上串联碟簧装置为节点提供恢复力并保护塑性铰区混凝土,提出了一种基于全灌浆套筒连接的新型装配式混凝土框架节点形式,通过低周往复试验和数值模拟相结合的方式探讨节点试件的破坏过程、滞回特性和耗能能力等抗震性能。主要工作内容如下:(1)设计并制作了钢筋混凝土现浇节点试件、采用灌浆套筒连接的普通装配式混凝土框架节点试件和内置碟簧装置的新型装配式混凝土节点试件各1件,详细介绍了各节点试件构造和制作过程,并对其进行了低周往复荷载试验,分析了三个节点试件的破坏形态、滞回特性、刚度退化、耗能能力及变形能力等抗震性能指标。试验结果表明,新型装配式节点达到了“等同现浇”的效果,碟簧在地震荷载作用下发挥了作用,延缓了节点核心区破坏。因此,内置碟簧装置的新型装配式混凝土节点具备良好的抗震性能。(2)基于有限元软件ABAQUS,开展了三个节点试件的数值模拟分析,合理地考虑灌浆套筒、碟簧装置、钢筋和混凝土之间的相互作用,建立了各节点试件对应的有限元模型。将模型计算结果与试验结果进行对比分析,验证模型的正确性与可靠性。分析结果表明,三个节点的数值分析结果与试验结果基本一致,所使用的模拟方法能够较好地反映框架节点的受力特性和抗震性能。(3)基于ABAQUS已建立的新型装配式混凝土节点模型,对框架节点进行优化分析,改善节点的破坏模式。探究不同轴压比和在梁柱节点核心区使用一定长度的形状记忆合金对新型节点抗震性能的影响。
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