高强螺栓连接装配式框架性能研究

作     者：赵茂 

作者单位：河南大学 

学位级别：硕士

导师姓名：康帅;孔德志

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：高强螺栓连接 滞回曲线 有限元分析 骨架曲线 延性系数 耗能系数 刚度退化曲线 

摘      要：预制装配式混凝土结构是实现我国建筑行业进一步发展的一种重要的结构形式。装配式结构具有环保节能、工期短等许多方面的优点,是目前行业公认的符合我国发展且应用前景广阔的一种新型结构形式。而保证装配式框架结构的抗震性能是推动装配式混凝土框架结构体系发展和应用的重中之重。本文提出了一种在梁端和柱连接处设置高强螺栓连接节点的装配式框架形式。即在梁端预埋钢件通过高强螺栓柱连接而成。为验证该新型高强螺栓连接节点的可行性,本文采用试验和有限元分析相结合的方式对装配式高强螺栓连接节点的抗震性能进行了系统的研究。主要的研究工作包括:（1）设计制作了装配式高强螺栓连接节点框架结构的缩尺模型,同时制作了传统的现浇框架结构作为对比,为了研究装配式节点的抗震性能,利用伺服加载系统对试件进行低周往复荷载作用下抗震试验,对试件的破坏模式、滞回曲线、骨架曲线、刚度退化、延性以及耗能能力等进行对比分析。对比两类试件的实验现象得:出现浇框架结构与装配式结构循环至4mm加载过程中出现裂缝,装配式结构的开裂荷载正向和反向为33.18KN和21.07KN,而现浇结构正向和反向的开裂荷载为31.29KN和19.96KN,说明现浇结构的承载力略低于装配式结构。两类构件的滞回曲线均呈“反S型,表明试件的抗震性能良好,对比分析得装配式框架正反方向滞回环所含面积比现浇框架更加饱满,说明装配式结构的整体工作性能略优于现浇框架结构。得装配式框架结构的平均延性系数为3.45,现浇框架结构的平均延性系数为3.28,可知装配式框架结构的延性优于现浇框架结构。（2）建立有限元分析模型,按照试验加载模式对装配式高强螺栓连接节点框架及现浇节点框架进行低周往复加载。对数值计算与试验结果进行对比,结果表明数值计算得到的破坏模式、滞回曲线、骨架曲线、刚度退化曲线与试验结果吻合较好,数值计算结果得到延性系数、耗能系数与试验得到的接近,验证了计算模型的可靠性。（3）利用有限元分析的计算方法,得出在不同竖向荷载影响下,试件的水平极限承载力随着竖向荷载的增大略有增大,竖向荷载对试件的极限位移刚度影响不大;试件的水平极限承载力随着节点连接强度的增大而增大,但当水平承载力达到一定值后,继续增大连接强度对水平承载力影响不大。因此试件设计必须满足节点的强度要求,提出了节点强度的计算方法。