預壓裝配框架結構節(jié)點承載能力試驗研究

王印會++高立娜

【摘 要】通過對不同預應力，不同配筋率，不同阻尼下預應力裝配框架結構的節(jié)點的試驗研究和現(xiàn)澆混凝土框架結構節(jié)點的低周反復荷載試驗，比較不同預應力下裝配混凝土框架結構節(jié)點的技術特性和抗震性能，如：變形、延性、耗能能力等，來得到比較合適的預壓應力的大小，使得該結構有較好的抗震性能，滿足結構的安全性和適用性要求，為預應力裝配結構在工程領域的廣泛應用提供科學依據(jù)，為裝配框架結構的抗震設計和應用實現(xiàn)新的突破和創(chuàng)新。

【關鍵詞】不同預應力；不同阻尼；不同配筋率；裝配式；框架結構；節(jié)點；承載能力

前言

發(fā)展裝配式建筑是我國實現(xiàn)建筑工業(yè)化的必經(jīng)之路，我國對預制混凝土結構抗震性能認識不足，導致預制混凝土結構的研究和工程應用與國外先進水平相比還有明顯差距，因此迫切需要展開對預制混凝土結構抗震性能的系統(tǒng)研究。而節(jié)點的研究自然是裝配式框架結構抗震研究的重點和基礎。本試驗通過對預壓裝配框架結構節(jié)點承載力的研究，得出預應力、阻尼器、配筋率對承載力的影響。

一、研究方案

（一）研究目標

1.通過理論分析和試驗研究，得出預應力裝配框架結構的節(jié)點的受力特征和破壞機制，并給出相應的設計方法、要點及參數(shù)。

2.通過對不同預應力下預應力裝配框架結構的節(jié)點的試驗研究和實驗結果、數(shù)據(jù)的比較分析，得出不同預應力對節(jié)點的承載能力的影響。

3.通過對不同配筋率下預應力裝配框架結構的節(jié)點的試驗研究和實驗結果、數(shù)據(jù)的比較分析，得出不同配筋率下對節(jié)點的承載能力的影響。

（二）研究內(nèi)容

1.不同預壓應力下附加角鋼板對承載力影響

作為參考對象，設計一組梁配筋率為1.0%的現(xiàn)澆鋼筋混凝土邊節(jié)點和中節(jié)點試件。根據(jù)“強柱弱梁”的原則，抗震等級構造要求，設計柱配筋。

由現(xiàn)澆鋼筋混凝土框架節(jié)點配筋參數(shù)，設計對應的施加不同預壓應力的裝配框架結構邊節(jié)點和中節(jié)點共4個。根據(jù)等強原則，設計裝配角鋼板。無粘結預應力鋼筋的張拉控制應力分別取0.2fptk、0.3fptk。

2.不同預壓應力下附加阻尼器對承載力影響

為了增強預應力裝配框架結構的耗能，在裝配節(jié)點的梁端上下附加摩擦阻尼器，同樣根據(jù)預壓參數(shù)的不同而設計邊節(jié)點和中節(jié)點共4個試件。無粘結預應力鋼筋的張拉控制應力分別取0.2fptk、0.3fptk。

3.不同配筋率下附加角鋼板對承載力影響

無粘結預應力鋼筋的張拉控制應力取0.2fptk，梁的配筋率分別為1.0%，0.7%。

4.不同配筋率下附加阻尼器對承載力影響

無粘結預應力鋼筋的張拉控制應力取0.2fptk梁的配筋率分別為1.0%，0.7%。

通過以上四部分內(nèi)容的系統(tǒng)研究，得出不同預應力下以及不同配筋率下裝配結構體系對承載能力的影響程度的指標，從而能夠掌握提高預應力框架結構承載能力的方法，進而實現(xiàn)對預應力裝配框架結構的關鍵技術研究。

二、試驗方案

1.不同預應力下附加阻尼器的預應力裝配節(jié)點低周反復荷載試驗。

2.不同配筋率下附加阻尼器的預應力裝配節(jié)點低周反復荷載試驗。

3.現(xiàn)澆節(jié)點不同配筋率下附加角鋼板的預應力裝配節(jié)點低周反復荷載試驗

4.現(xiàn)澆節(jié)點和不同預應力下附加角鋼板的預應力裝配節(jié)點低周反復荷載試

三、加載方案及測量內(nèi)容

試驗水平加載正負向均采用荷載-位移混合控制的加載方法進行，即在試件開裂之前采用荷載控制，分級加載增量相同；試件開裂之后采用位移控制。每級加載進行反復兩個循環(huán)位移角加載到1/30或水平承載力下降到極限承載力的85%時結束加載。

四、結束語

（一）根據(jù)不同配筋率下附加角鋼板（阻尼器）試件的滯回曲線可以得出：

1.附加角鋼的試件和附加阻尼的試件的滯回曲線都沒有明顯的曲線滑移平臺，且裝配試件的滯回曲線最后都呈現(xiàn)出倒S形，說明加載后期斜裂縫開展較大，在柱頂?shù)耐评饔?，試件的變形過大導致了試件最終破壞。

2.裝配預應力低配筋的試件的承載力與高配筋的承載力相差不明顯，說明縱筋率與框架結構的承載力不會是單一的影響關系，可能還有節(jié)點的剛度有關。在加載相同位移時，單獨滯回環(huán)的面積低配筋率試件要小于高配筋率試件。

（二）根據(jù)不同預壓應力下附加角鋼（阻尼器）的裝配中節(jié)點滯回曲線對比，可以得出：

1.預應力裝配節(jié)點的滯回環(huán)均不如現(xiàn)澆節(jié)點的滯回環(huán)飽滿，但預應力節(jié)點試件同樣消耗了可觀的能量，且滯回環(huán)的面積隨著位移的增大而增大，說明預應力節(jié)點試件具有良好的抗震性能。

2.加載位移較小時，預應力裝配式節(jié)點試件與現(xiàn)澆試件滯回環(huán)相似，呈線性變化。

3.由于預應力的約束作用，與現(xiàn)澆節(jié)點相比裝配節(jié)點的滯回環(huán)有明顯的捏攏現(xiàn)象，且預應力大的節(jié)點的捏攏程度要明顯大于預應力小的節(jié)點。

4.由于預應力鋼絞線的作用，使得裝配節(jié)點的恢復能力要明顯高于現(xiàn)澆節(jié)點，且預應力大的節(jié)點的恢復能力高于預應力小的節(jié)點。

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