预制装配式钢管约束框架节点抗剪性能研究.doc

预制装配式钢管约束框架节点抗剪性能研究本文提出了一种预制装配式钢管约束节点连接方式,新型节点由核心骨架、约束钢管和外伸梁段组成,可提高节点侧向约束、节点核心区混凝土的强度和延性,实现强节点弱构件的抗震概念。为促进该新型装配式梁柱节点的工程应用,本文采用试验与数值分析相结合的方式,对预制装配式钢管约束梁柱节点抗剪性能进行了系统的研究,具体研究工作包括:(1)以节点核心区约束钢管厚度及柱轴压比为主要参数,进行了3个预制装配式钢管约束框架节点和1个现浇节点在往复荷载作用下的试验研究。现浇框架节点的破坏模态为节点核心区混凝土剪切破坏,而预制装配式钢管约束节点由于钢管对核心区混凝土的约束作用,提高了核心区混凝土承载能力,且约束钢管承担部分剪力,节点均表现为约束钢管屈服后梁端出现塑性铰的梁破坏形态。预制装配式钢管约束节点表现出了良好的承载能力和耗能,其抗剪承载力较相应的现浇节点平均提高约30%。由于试验中预制节点均表现为梁端破坏,因此实测各预制节点承载力相近,随着约束钢管厚度的增大和柱轴压比的减小,预制节点承载力略有提高。此外,预制装配式钢管约束节点延性系数也较现浇节点高9%-35%,装配式节点延性系数随着约束钢管厚度的减小以及柱轴压比的增大而增大。(2)在合理确定约束钢管、梁柱钢筋、梁柱混凝土及核心区约束混凝土本构模型及试件各部件之间接触设置的基础上,基于有限元软件ABAQUS建立并验证了预制装配式钢管约束节点抗剪性能分析数值模型。采用有限元模型,分析了预制装配式节点和现浇节点的工作机理,从应力分布、滞回曲线、强度和刚度退化以及耗能能力等方面进行了对比分析,得出预制装配式节点与现浇节点在地震耗能能力基本相同,预制装配式节点的刚度和强度保持性能较好,且承载能力好的结果,说明预制装配式节点可以满足现浇节点预制连接的设计要求。(3)基于数值分析模型,进一步对影响预制装配式钢管约束框架节点抗剪性能的主要参数进行了分析,分析的主要参数有柱轴压比、核心区混凝土强度、约束钢管厚度及其屈服强度。参数分析结果表明:随着核心区混凝土强度、约束钢管厚度及约束钢管屈服强度的增大,预制装配式钢管约束节点抗剪承载力增大,而柱轴压比对预制装配式钢管约束节点抗剪承载力影响不大,但轴压比的增大使得整体节点试件的变形能力减小。