装配式RCS组合框架结构新型梁柱节点抗连续倒塌性能的试验研究

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装配式RCS组合框架结构是装配式钢筋混凝土柱(Reinforced Concrete Column)—钢梁(Steel Beam)组合框架结构的简称,由预制钢筋混凝土柱和钢梁在现场装配而成,是装配式结构体系的重要分支。它可充分利用钢构件和钢筋混凝土构件各自的优点,是一种低成本、高效率的结构形式,符合建筑工业化发展趋势,应用前景广阔。装配式RCS组合框架结构因其较为特殊的结构形式,其结构连续倒塌行为有别于现浇混凝土框架结构或钢框架结构,梁柱节点转动刚度和塑性变形能力是影响装配式RCS组合框架结构抗连续倒塌性能的关键。基于此,本文主要工作和结论如下:(1)基于装配式RCS组合结构施工简便、连接可靠、传力明确、构造简单的要求,提出三种新型装配式RCS梁柱节点,设计与制作三种装配式RCS梁柱节点组合体试验模型,开展抗连续倒塌静力加载试验。(2)对荷载、试件截面应变及竖向位移等试验结果进行整理分析。结果表明三种装配式RCS组合框架结构新型梁柱节点均具有较高的抗倒塌能力,且节点连接可靠,受力性能良好。(3)在梁柱全截面拼接设计中,探讨节点区梁翼缘加宽对模型抗倒塌能力的影响。结果表明不仅提升各阶段承载能力,使梁机制阶段有所延长,悬索机制阶段抗力有一定提升,且增强节点区刚度。(4)基于荷载与截面应变转换过程及抗力发展曲线,揭示梁柱连接节点不同力学性能对连续倒塌抗力机制的影响。结果表明全截面拼接与顶底角钢-螺栓连接对连续倒塌抗力机制的发展差异显著,对比而言,后者仅梁机制抗力略高于前者,但悬索机制发展更早,且更为充分。(5)通过ABAQUS有限元软件,对荷载-曲线与破坏模式进行验证,试验与有限元结果的吻合度良好。进一步地,研究螺栓预紧力与直角加劲肋对抗连续倒塌能力的影响,结果表明螺栓预紧力增加,能有效提升节点区刚度,但对抗连续倒塌能力的影响甚微。直角加劲肋的存在不仅显著提升其抗倒塌能力,且增强了节点区刚度。
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