论文部分内容阅读
为了提升装配式混凝土框架的抗震性能,基于功能可恢复的理念,提出一种新型的基于竹形屈曲约束支撑(BBRB)的自复位预应力装配式混凝土框架节点(SC-PCBD节点)。在地震作用下,预应力筋提供节点的自复位能力,BBRB提供耗能能力,节点损伤主要集中在BBRB上。本文首先针对BBRB进行了构件试验和有限元参数分析,在此基础上根据BBRB耗能特点进行了框架节点的理论与试验研究。本文主要工作包括:(1)在总结国内外学者预制装配式耗能框架节点的主要成果的基础上,分析“干性”连接框架节点的优势及不足,从耗能元件易安装、可更换的角度,提出了一种基于竹形屈曲约束支撑的新型自复位预应力装配式混凝土框架节点,并总结其特点。(2)通过14组BBRB试件的变幅和等幅加载试验研究了竹间耗能段长度、竹节长度、竹节数量对滞回性能的影响。试验结果表明BBRB在往复荷载下具有饱满的滞回曲线,其累积塑性变形均远超过AISC规范要求,验证了 BBRB作为耗能元件具有优异的耗能能力和疲劳性能。(3)利用Abaqus对BBRB进行有限元模拟,模拟结果与试验基本吻合,验证了有限元模型和参数设置的准确性。结合试验中BBRB的变形损伤情况,通过参数分析研究了竹间耗能段长度、竹节长度、竹节数量、初始缺陷、摩擦力、套筒间隙等对BBRB性能的影响。同时,在竹间耗能段简化模型的基础上总结了竹间耗能段侧向位移的规律,通过与试验结果的比较,验证分析的准确性。(4)建立了 SC-PCBD节点的“旗形”恢复力模型,其实质为预应力所承担的PC非线性弹性模型和BBRB所承担的BD双线性弹塑性模型的叠加。在理论分析的基础上,完成了一个足尺SC-PCBD节点模型的低周往复荷载试验。试验结果表明,SC-PCBD节点具有良好的自恢复能力和耗能能力,满足震后易修复的要求。(5)针对SC-PCBD节点梁纵筋没有贯通的特点,利用软件OpenSEES解决了梁柱连接处的力学行为模拟问题并建立SC-PCBD节点的杆系有限元模型,模拟的滞回曲线与试验结果较吻合。通过参数分析,对比了水平和斜向布置BBRB、初始预应力筋张拉应力和面积、混凝土强度、预应力筋无粘结长度及BBRB核心耗能段的尺寸对SC-PCBD节点性能的影响,并提出相应的设计建议。