不同节点连接形式的装配式框架结构抗震分析及优化设计

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现今国家发展绿色产业,推动建筑行业升级,装配式建筑逐渐成为热点发展项目。对比传统建筑,装配式建筑不仅具备缩短工期、降噪减污等优点。还能将部分室外作业转移至工厂,在室内进行,这使得构件质量更加可控,可提升构件养护条件,改善工人作业环境。研究发展装配式产业有助于推动国家建筑行业工业化、数字化进程,有利于建筑行业优化产业结构、转型升级。装配式结构具有多种连接及组合形式,设计灵活多变。研究装配式结构装配形式及抗震性能可有效推动装配式产业发展。本文主要研究五种不同的装配形式抗震性能及节点构造形式。装配形式一:梁柱预制节点现浇;装配形式二:使用叠合梁、节点附加u型钢筋;装配形式三:单、双层柱耦合;装配形式四:梁柱通过灌浆套筒连接,柱子在反弯点处进行干式连接;装配形式五:梁、柱预制,梁中预埋型钢构件且伸入节点连接,节点处现浇。通过ABAQUS软件建立一榀三层三跨的框架结构进行拟静力分析。分析对比装配式结构与现浇结构抗震性能,具体内容包括结构承载能力、破坏模式、滞回曲线、骨架曲线、耗能能力、延性及刚度退化等。并且分析装配式节点构造措施对结构抗震性能的影响。具体结论如下:(1)初期加载过程,现浇结构与装配式结构钢筋屈服位置均出现在梁端,其次出现在柱脚位置。直至结构完全破坏,各层梁端受损严重,节点核心区域有损伤积累,现浇结构节点核心区域损伤略低于装配式结构。(2)滞回曲线在初期呈线性展开,且直线斜率较大。随加载过程发展,受反复荷载影响,曲线斜率降低,滞回环面积增大,结构刚度逐渐减小,耗能逐渐增大。各结构骨架曲线呈现S形,有刚度退化的趋势,且装配式结构的刚度下降较现浇结构更为明显。套筒、螺栓、u形筋和型钢可提升的节点的延性性能,固装配式结构延性系数高于现浇结构。比较结构的等效粘滞阻尼系数及功比指数得出,现浇结构耗能性能优于装配式结构。(3)改变预埋型钢构件截面对于结构承载能力、耗能能力、延性系数影响较小。在梁端位置的型钢构件附加加劲肋可有效提升结构的承载能力、耗能能力及延性。节点处箍筋加密对提升结构耗能能力及延性有较大影响。此类影响速度随箍筋加密间距的缩小呈先上升后下降趋势。装配式结构节点附加斜筋可有效提升结构耗能能力及延性。对结构承载能力影响不明显。
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