装配式混凝土框架浆锚节点抗震性能研究

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我国正在大力推广装配式建筑,相对于传统混凝土建筑方式,装配式建筑具有机械化程度高、施工作业安全性高、施工周期短、劳动力利用率高、能源损耗小、成本和质量可控等优点。我国正处于装配式建筑的发展建设初期,相关规范尚未健全,体系还未完善,亟待开展更多符合我国国情的基础性研究。  混凝土框架结构在地震作用中其破坏部位主要集中在梁柱节点及附近区域,装配式混凝土框架结构的拼接部位大部分集中于此区域。国内大多采用预制梁和预制柱通过节点核心区现浇混凝土的拼接方式,该种方法现场施工工序复杂,无法很好地保证节点核心区的施工质量,单一的拼接方式不利于装配式混凝土框架结构的多样性的发展。本文研究了有别于传统装配方式的新型框架浆锚节点,该节点的核心区为预制,柱与梁的拼接部位在梁端部,钢筋连接采用灌浆套筒。对该装配式钢筋混凝土框架浆锚节点采用试验研究和数值分析方法进行了分析探讨。  为了研究装配式钢筋混凝土框架浆锚节点的承载能力和抗震性能,本文设计了六个混凝土框架中节点,其中包含五个装配式节点试件和一个现浇节点。通过对试件在低周往复荷载作用下的开裂破坏形态、滞回特性、骨架曲线、钢筋应变、耗能能力,延性性能等性能参数进行对比分析,展示了不同试件的抗震性能差异。结果表明:装配式节点与现浇节点的承载力和位移延性相当,但在裂缝分布、钢筋应变和核心区变形方面存在差异;柱梁强度比对装配式节点的破坏形态起到关键影响;高轴压比增大了节点核心区的抗剪刚度,限制了梁塑性铰的发展;灌浆套筒、后浇区和钢筋孔对于装配式节点的塑性铰和节点核心区的钢筋应变、裂缝发展以及变形能力具有重要作用;装配式节点梁的纵筋在节点核心区存在明显的滑移现象;装配式节点的初始刚度低于现浇节点。  应用有限元软件OpenSEES对各个试件的低周往复加载过程进行数值模拟。模拟结果表明,有限元模型可以准确合理的模拟节点的加载过程,得到吻合度高的骨架曲线,并从骨架曲线中获得节点的屈服和破坏等特征点,计算模型高效简便。应用该计算模型对不同轴压比作用下的试件做了进一步的补充模拟,分析表明大轴压比会降低节点的最大荷载,同时加速节点的破坏,使节点的延性变差。
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