在实际工程中,理想的铰接和刚接是不存在的,节点半刚性是装配式结构研究中不可避免的问题,也是装配式结构非等同现浇设计的重要内容。因此在研究装配式结构时,可以研究考虑节点半刚性的计算方法和设计理论。本文主要从以下四个方面改进装配式框架结构的性能:(1)对节点的半刚性程度进行量化控制,进行装配式节点非等同现浇的优化设计,增强框架结构设计布置合理程度;(2)实现节点损伤破坏可控,增强其震后可修复能力;(3)运用全干式施工方法,增强其施工效率;(4)运用钢-混凝土混合节点,结合钢结构和混凝土结构优点,加入节点阻尼器进行消能减震,增强结构抗震能力。本文提出了一种刚度可控型装配式节点,其位于梁端部,构造简便,易于施工。刚度可控即节点具有半刚性特征,可以控制半刚性的程度。之后通过理论计算,有限元模拟,进行足尺实验分析该种节点性能,并分析运用此种节点的框架性能。在实际应用中,对于一些刚度过大,难以满足强柱弱梁、强节点弱构件抗震要求的框架结构,可采用这种梁端刚度可控节点。通过控制节点半刚性程度,适当放大框架的弹性变形,以此来增加结构的延性、塑性变形性能和震后可修复能力。本文主要研究内容和成果如下:(1)运用半刚性节点理论,对节点的半刚性程度进行量化。具体通过一五层框架的算例,通过计算分析不同节点转动刚度R对框架抗震性能的影响,来划分节点半刚性属性。认为当节点转动刚度R在10000kN.m/Rad到150000kN.m/Rad区间内时,地震作用相对于节点转动刚度R变化明显,需考虑半刚性影响。对节点存在半刚性的五层框架结构进行抗震计算分析,与普通框架进行对比。计算其自振周期,地震荷载,与地震层间位移。发现刚度可控节点框架结构的自振周期小于普通框架,同时其弹性侧移大于普通框架,说明其结构弹性刚度小于普通框架。(2)根据一个三层框架结构,设计一种半刚性节点,可以控制其半刚性程度。节点由4部分组成,分别为拉弯受力板、节点柱端、节点梁端、中间销栓与螺栓。保证节点柱端、节点梁端、中间销栓的强度与刚度,拉弯受力板中间为其薄弱破坏处,使其先于其他部件失效。结构破坏模式均为拉弯板失效,节点发生转动。可更换拉弯板,通过改变板厚来调节控制节点转动刚度,同时可实现结构破坏后可修复。建立理论模型,计算理想情况下节点的理论转动刚度,并得到转动刚度和拉弯板厚度关系。运用ANSYS有限元软件建立了三种节点的精细化模型,分析其受力情况和破坏机理。对不同板的厚度进行了模拟分析,得到节点弯矩转角曲线和节点转动刚度,并与理论计算值对比,节点转动刚度的有限元计算结果小于理论20%左右。原因在于理论计算是理想情况,认为只有拉弯板中部区域承受荷载,拉弯板其他部分和梁柱节点端的钢板保持刚性;有限元计算时,分析的受力部分包括了整个节点端,考虑的节点区其他部分的受力变形情况,同时考虑了板受压屈曲情况。因此有限元计算的变形结果大于理论分析的变形结果,节点转动刚度R小于理论分析。(3)进行刚度可控型框架节点的实体制作,并用拟静力实验分析其抗震性能。实验的具体量测主要分为三个方面,一是测量结构位移,主要为梁端位移。二是测量拉弯板应变,量化拉弯板的破坏程度。三是测量混凝土应变,本文创新使用分截面的方法来测量混凝土钢筋的应变,可以直观看出各个截面的形变程度。整理实验结果,与理论和有限元分析的结果进行对比。实验结束后,混凝土梁柱均没有发现裂缝,钢筋均未屈服,梁端节点失效破坏均发生在拉弯受力板上。说明混凝土仍然可以正常使用,只要替换拉弯板,节点仍可以正常工作。拉弯板的破坏模式均为板中部受压凸出,发生失稳屈曲破坏;可以实现节点的破坏可控和破坏可修复。该节点位移加载时,没有发生脆性破坏,其塑性刚度较大,延性性能较好。加载的位移荷载滞回曲线较为饱满,耗能性能较好。在开始加载时拉弯板与梁柱端的钢构件发生了相对滑动,导致其初始刚度较小;经过对单个滞回环和骨架曲线修正后,减去其初始螺栓滑动位移,得到了3种构件的节点转动刚度,其数值与理论和有限元计算较为接近,结果较为理想。(4)运用Etabs软件对一个三层框架结构和一个十层框架结构进行模拟分析,分析使用刚度可控节点后框架的抗震性能,与普通混凝土结构进行对比。发现刚度可控框架在低地震烈度下层间侧移大于普通框架,说明其弹性变形刚度较小;但在高地震烈度下层间侧移小于普通框架,说明其在结构进入塑性变形后,结构性能较好。因此可认为刚度可控结构在高地震作用下,结构承受较大侧向荷载时,有一定的优点。(5)对刚度可控节点的性能进行总结,分析刚度可控型节点的优势与不足,找到其需要改进的地方,并提出改进的方法。如对于节点的初始滑移问题,可增加拉弯板接触面粗糙度和螺栓预紧力,通过增大截面摩擦力来提高节点初始刚度。最后对前景进行展望,可建立装配式刚度可控框架体系,把其分为横向连接,竖向连接,对这两种连接进行改进。