考虑楼板组合效应的装配式SRC柱-钢梁组合节点抗震性能研究

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装配式型钢混凝土框架结构既具备装配式结构施工周期短、生产效率高、工程质量好、节能环保等优点,又有型钢混凝土结构承载力高、抗震性能好等优势,其实际应用前景广阔。结构的整体性和抗震性主要受梁-柱节点连接形式的影响,因此研究梁-柱节点在低周往复荷载下的性能极其重要。本文对栓接、焊接、栓焊混合连接的装配式SRC柱-钢梁节点进行拟静力试验研究,并利用ABAQUS软件对栓焊混合连接形式下的装配式边节点进行有限元验证,在有效模型的基础上,对装配式SRC柱-钢梁及其考虑楼板组合效应的节点的抗震性能进行系统的对比研究;最后探讨楼板厚度、楼板配筋率、楼板宽度、柱轴压比四组参数对考虑楼板组合效应的节点的抗震性的影响。得出以下主要结论:(1)在低周往复加载作用下,不同连接形式的3个节点试件均在H型钢梁翼缘连接板处屈曲、断裂破坏。PCBJ1栓接节点的滞回曲线出现滑移现象,PCBJ2节点的滞回曲线饱满度三者中最差,节点PCBJ3的滞回环面积最大,表明PCBJ3栓焊混合连接节点的耗能能力最强,PCBJ2焊接节点最弱。就节点承载力而言,PCBJ2焊接节点最大,PCBJ1栓接节点相比于PCBJ3栓焊混合连接节点略小。(2)通过ABAQUS软件建立的装配式SRC柱-钢梁边节点有限元模型,在低周往复荷载作用下所得的节点模型的破坏形态、滞回曲线、骨架曲线及刚度退化与试验结果一致,有效验证了本文有限元模型的准确性和可靠性,为后文考虑楼板组合效应的装配式SRC柱-钢梁节点的研究奠定基础。(3)考虑楼板组合效应的装配式SRC柱-钢梁节点极大减轻了H型钢梁上翼缘连接板及节点模块核心区的负载,使H型钢梁上翼缘的稳定性得到提高,但也致使H型钢梁下翼缘连接板塑性面积加大,屈曲变形明显。相比装配式SRC柱-钢梁节点试件,考虑楼板组合效应的节点试件承载力、刚度均大幅度提高,但其延性系数和等效黏滞阻尼系数有所减小,其环线刚度始终大于装配式SRC柱-钢梁节点,且随循环加载次数的增加刚度退化明显,节点试件较装配式SRC柱-钢梁节点试件的最终破坏时间晚,达到最大承载力后,其强度退化曲线比较平缓,强度退化不明显。(4)增大楼板厚度可提高楼板组合效应节点试件的承载力、初始刚度和耗能能力,刚度退化速度减缓,延性性能降低;增大楼板配筋率,节点试件的承载力和刚度略微增大,耗能能力增强,刚度退化速率相近,但延性略差;在600~1000mm范围内增加楼板宽度可提高节点试件的承载能力、初始刚度和耗能能力,但其延性减弱;柱轴压比在0.15~0.5范围内,增大柱轴压比可提高节点试件的承载力和初始刚度,但却加快了节点试件的环线刚度退化速率,耗能能力下降。柱轴压比小于0.3时,可提高节点试件延性,故设计时应合理控制柱轴压比。研究成果可为装配式框架节点实际工程应用提供理论支持。
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