新型装配式梁柱节点力学性能试验研究

作     者：李为 

作者单位：安徽建筑大学 

学位级别：硕士

导师姓名：丁克伟

授予年度：2020年

学科分类：08[工学] 081402[工学-结构工程] 081304[工学-建筑技术科学] 0813[工学-建筑学] 0814[工学-土木工程] 

主      题：装配式梁柱节点 低周反复荷载 高强螺栓 普通螺栓 数值模拟 

摘      要：现如今由于住房资源紧缺,相比较传统意义的施工方法,装配式建筑的施工从效率上和质量上大大领先传统施工方法;推广装配式建筑能够使得在最短的时间内,最快速高效的减轻住房资源的压力。装配式建筑已经成为建筑业大力推广的新型建筑模式,由于其具有施工简便快捷,承载能力优良,施工工期短等多个优点,因此装配式的研究成为了如今建筑行业的热点;节点的设计和施工方法是装配式建筑目前主要的难点,各种连接节点的设计方法是拼接的关键,节点设计过于复杂对于现场的安装施工有很大的阻力;节点设计过于简单可能会导致结构的承载能力不足,在地震等自然灾害中发生破坏等危险。相比与传统现浇结构,预制结构的连接节点处容易发生应力集中等现象,在地震荷载中,节点也是最先破坏的对象,目前装配式节点问题是装配式研究的主要方向。本文提出了一种新型梁柱干式节点,梁柱通过八根螺栓穿过梁与柱预留孔洞进行连接,梁选用T型梁,两侧翼缘部分为预留孔洞位置。本次试验制作了两组试件,分别使用高强螺栓与普通螺栓进行作为对比试验,两组试验在低周反复荷载作用下梁柱发生塑性破坏,普通螺栓组相比高强螺栓塑性变形更大,但极限承载力和抗震能力要弱于高强螺栓;对梁柱节点进行滞回性能分析,骨架曲线分析,承载力退化分析,节点核心区域应变分析和延性分析。在进行实验准备工作之前,针对该节点为研究其可行性,使用有限元分析软件ABAQUS对本次的实验模型进行了数值模拟,为了保证数值模拟的准确性在模型的设置上尽可能的与实际情况保持一致。根据低周反复荷载试验和有限元分析得出以下结论:(1)新型装配式梁柱节点的抗震性能满足设计要求,在试验过程中,翼缘部分混凝土被压碎破坏;螺栓作为构件主要受力部分,螺栓均发生了不同程度的变形,承压钢板处混凝土受力开裂但整体结构仍保持稳定,牛腿柱以及柱身上下端部非中心区并无损坏。(2)装配式节点高强螺栓的实验由于螺栓等级过大,导致螺栓塑性变形较小,梁柱节点核心区混凝土发生了剪切破坏,高强螺栓组在实验中螺栓仅发生部分的变形,构件整体的极限承载力要高于普通螺栓组。(3)将高强螺栓和普通螺栓试验进行对比发现,高强螺栓转动刚度大于普通螺栓,转角小于普通螺栓,但两组螺栓均表现处良好的转动能力,高强螺栓的延性要低于普通螺栓。随着荷载的增加,普通螺栓由于自身强度低于高强螺栓,螺栓先于混凝土破坏,试验后拆卸发现八根螺栓有一根被拉断;在后续试验中建议采用其他材料螺栓。(4)新型装配式梁柱节点在地震荷载作用下具有很好的耗能性能,模拟结果与试验结果较为吻合,构件设计满足强柱弱梁要求,本文所研究的内容可以为装配式的梁柱节点的连接方式应用提供参考。最后,感谢国家重点研发项目资助基金编号(2016YFC0701500)对本文的实验提供大力支持与帮助!图76表11参65