新型全预制装配式混凝土框架节点的研究

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全预制装配式混凝土框架结构是一种工业化的建筑生产方式,以其施工速度快、经济效益和环境效益好等优点越来越受到业主和设计人员的关注。但是目前装配式框架结构的干式节点连接可靠性较差,使预制装配式框架结构在地震地区的应用受到限制。同时,高效的预制装配式框架干式连接在理论方面的研究还比较滞后。基于此,本文结合相关的试验资料,采用理论分析和有限元分析相结合的方法对新型全预制装配式框架干式连接节点的受力性能进行了分析探讨。通过对实际工程中预制装配式框架采用的各种连接方式的性能分析,对比了各种干式连接的优点和不足,改进了几种干式连接构造,并提出了新型全预制装配式混凝土框架节点的设想。该新型框架节点连接构造的主要思想是利用竖向承载力较高的牛腿或暗牛腿为竖向承重构件和采用延性较好的钢板为水平向传力构件,从而有效地实现剪力和弯矩的传递。对各种新型节点进行了有限元分析,结果表明新型节点的承载能力与相同条件下整浇混凝土梁柱节点的承载能力相当且变形能力要好于整浇节点。同时说明,提出的新型干式节点为强节点,通过合理设计的钢盖板可以较好地实现整体连接的良好受力和变形性能。本文利用拉压杆模型理论和剪力摩擦理论对新型连接中的钢筋混凝土暗牛腿、企口连接中的缺口梁和梁端悬挑暗牛腿进行了分析研究,并推导了相应的计算公式。通过对型钢暗牛腿中混凝土局部受压的理论分析,发现目前应用的承载力验算公式没有考虑柱中初始应力对混凝土局部承压的影响,由此推导了考虑柱中混凝土初始应力影响的混凝土局部承压验算公式。另外对新型连接构造中的预埋件设计和节点的整体抗震设计进行了讨论。利用有限元软件ANSYS对钢筋混凝土暗牛腿进行了分析,验证了本文提出的新型连接中钢筋混凝土暗牛腿的计算公式。同时,对钢筋混凝土企口连接中的缺口梁和梁端悬挑暗牛腿进行了有限元分析和实验验证,结果表明本文推导的相应公式计算结果与有限元分析和实验资料相比稍大。对目前实际工程中应用的几种型钢暗牛腿局压验算公式进行了对比,并利用有限元方法对型钢暗牛腿进行了分析,结果表明本文推导的考虑柱中初始压应力的混凝土局部受压承载力计算公式能够准确进行局压验算,并且具有一定的安全储备。最后,对本文提出的新型预制装配式框架节点提出了相应的设计建议。
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