基于新型钢企口连接的预制叠合主次梁节点受力性能研究

作     者：李家豪 

作者单位：广州大学 

学位级别：硕士

导师姓名：程从密

授予年度：2023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：预制叠合主次梁 整浇节点 普通钢企口节点 加劲钢企口节点 双钢企口节点 

摘      要：装配式框架结构因其具有工程质量高、施工周期短、经济效益好以及节能环保的特点,在我国得到了广泛应用与推广。装配式框架结构通过节点来连接预制构件,并通过节点传递预制构件的轴力、剪力以及弯矩,因此预制构件节点的连接是影响装配式框架结构整体性能的关键点。其中预制主次梁节点是装配式框架节点的重要组成部分,在竖向荷载传递方面发挥着重要的作用。本文提出两种新型钢企口节点,并通过单调静力加载试验和有限元模拟对8个主次梁节点试件进行受力性能研究。主要研究内容及结论如下:(1)总结现有预制主次梁混凝土后浇节点和普通钢企口节点存在的不足之处,综合考虑设计、生产、施工和受力性能等因素,提出两种新型钢企口节点,分别为加劲钢企口节点和双钢企口节点。两种新型钢企口节点在继承了普通钢企口节点干式连接、施工简便等优点的前提下,进一步加强了预制叠合主次梁节点的连接整体性,具有良好的应用前景。(2)设计并开展8个主次梁节点试件的单调静力加载试验,其中包括1个整浇主次梁节点试件、1个预制叠合主次梁普通钢企口节点试件、3个预制叠合主次梁加劲钢企口节点试件和3个预制叠合主次梁双钢企口节点试件。研究各组试件在次梁悬臂端单调静力加载下的裂缝发展形态和破坏形态,并基于试验数据对比分析各组试件的承载力、位移延性以及刚度等受力性能指标。研究结果表明:普通钢企口节点试件的破坏形态表现为次梁固端弯曲破坏;整浇节点试件、加劲钢企口节点试件和双钢企口节点试件的破坏形态相似,均表现为次梁固端一倍梁高范围内的斜截面弯曲破坏。普通钢企口节点试件、加劲钢企口节点试件和双钢企口节点试件的承载能力基本相同,误差仅在4%以内,与整浇节点相比,三种钢企口节点承载力均能提高10%左右。各组试件弹性受力阶段的刚度排序为:双钢企口节点加劲钢企口节点整浇节点普通钢企口节点;带裂缝工作阶段的刚度排序为:加劲钢企口节点双钢企口节点普通钢企口节点整浇节点。(3)通过ABAQUS有限元软件对整浇主次梁节点和预制叠合主次梁钢企口节点模型进行了单调静力加载数值模拟,与试验结果进行对比分析,并重点研究了受力过程中各组钢企口的应力分布情况。结果表明:有限元模型模拟的破坏形态和荷载-悬臂端挠度曲线均与试验结果较为吻合,验证了模型的可靠性。三组钢企口在加载前期应力均相对较小,此后随着荷载的增大至极限荷载,普通钢企口的外伸企口钢板底端屈服;加劲钢企口的预埋企口钢板底端屈服;双钢企口的外伸企口栓钉屈服。另外整个受力过程中,三组钢企口预埋企口钢板的栓钉应力较小。