摘要
随着我国建筑工业化的推进，建筑业在技术进步和建设规模方面取得了持续性进展。但传统建筑业资源消耗大、环境污染重、工业化程度低，不适应绿色、低碳的可持续发展要求。而装配式建筑节能环保、施工效率高、有利于实现工业化，是新时代建筑产业升级和高质量发展的必由之路。 梁柱节点是框架结构抗震性能的关键部位，同样预制构件的连接是影响装配式建筑抗震性能的决定性因素。为保证结构的整体性，多层和高层的装配式混凝土结构房屋连接构件的方式常采用现浇;而村镇建筑中的单层和二、三层的房屋，高度不大，地震反应小，采用顶底角钢和螺栓对预制混凝土梁柱进行现场拼装，可以最大程度地减少湿作业，节约能源、节省人工，降低环境污染，是村镇建筑较好的建造方式。顶底角钢连接的装配式框架，虽然结构整体性不如现浇，但在地震过程中角钢的变形可以耗散能量，因此这种半刚性节点可以满足抗震性能要求。 本文采用试验与数值分析相结合的方法，研究了顶底角钢连接的装配式框架节点的抗震性能，具体工作内容包括: 1.设计制作了两组顶底角钢连接的装配式异形柱混凝土框架节点足尺模型，通过低周反复加载试验，研究节点的破坏机理和力学性能，并与一组现浇框架节点进行了对比。 2.提出顶底角钢连接装配式异形柱节点在ABAQUS有限元软件中的建模方法，以试验荷载-位移骨架曲线为依据，验证建模方法正确性。 3.对实际工程中不同参数的顶底角钢连接装配式异形柱节点进行数值模拟分析，研究总结该节点抗震性能的优劣。 4.提出顶底角钢连接的装配式异形柱框架节点的非线性连接单元简化分析模型，结合异形柱截面等效代换与修正原理，可用于在SAP2000中对整体结构的抗震分析。 5.对装配式整体结构进行静力弹塑性分析和非线性时程分析，研究整体结构的破坏模态，确定结构内力分布，总结该结构抗震性能与现浇框架结构的差异。 研究结果表明: 1.顶底角钢连接的装配式异形柱框架节点与现浇节点有相同的梁铰破坏机制。装配式节点的梁端因为保护钢板的作用塑性铰向跨中方向外移，梁端塑性铰出现时，柱损伤比现浇节点小，试验加载结束后角钢、螺杆无明显变形。 2.顶底角钢加螺栓的干式连接，使装配式节点因梁柱之间的相对转动和螺栓与孔壁之间的滑移作用呈现半刚性特征，刚度小于现浇节点，延性系数、耗能能力和极限承载力略优于现浇节点。 3.螺栓孔灌实后，顶底角钢连接的装配式框架节点与现浇节点力学性能几乎相同，可以认为封孔的装配式节点“等同现浇”。 4.采用顶底角钢连接的装配式异形柱框架结构，整体内力分布与现浇结构有所不同，应按照半刚性节点框架内力分析结果确定预制梁和柱的配筋，结构的破坏模式为典型的“梁柱铰混合屈服机制”，其弹性阶段的刚度和基底剪力均小于相同条件的现浇结构，而层间位移角大于现浇结构。
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