预制预应力混凝土梁柱节点研究进展.pdf
《预制预应力混凝土梁柱节点研究进展.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《预制预应力混凝土梁柱节点研究进展.pdf(6页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
1、第 4 1 卷 第 1 期 2 0 1 4年 1 月 建筑技术开发 B u d i l d i n g T e c h n i q u e De v e l o p me n t Vo 1 41 No 1 J a n 2 01 4 l 专题开发综述i 预制预应 力混凝 土粱柱节点研究进展 何一凡 李晨光 邓思华 ( 1 北京建筑大学, 北京1 0 0 0 4 4 ; 2 北京市建筑工程研究院有限责任公司, 北京1 0 0 0 3 9 ) 摘 要】 预制预应力混凝土梁柱节点由预制梁 、 预制柱和预应力筋组成, 通过张拉预应力筋使梁柱形成共同工作的整 体。已有研究表明: 装配式预应力混凝土框架节点
2、在低周反复荷载作用下, 裂缝主要出现在梁柱连接界面处, 破坏形式为梁端受压区混凝土压碎 , 受拉区普通钢筋或预应力钢筋屈服, 节点核心区及构件本身破坏轻微, 普 遍表现出变形能力强, 位移延性好, 耗能能力差 , 残余变形小, 恢复性能好的特点。 【 关键词】 预制; 预应力; 框架节点; 抗震性能; 进展 【 中图分类号】 T U 3 7 8 2 3 文献标志码】 A 【 文章编号】 1 0 0 1 5 2 3 X( 2 0 1 4 ) 0 1 0 0 6 7 0 6 RES EARCH PRoGRES S oF PRECAS T PRES TRES S ED BEAM CoLUM N CO
3、NNECTI oNS K e y w o r d s 】 He Y i f a n L i C h e n g g u a n g De n g S i h u a P r e c a s t p r e s t r e s s e d b e a m c o l u mn c o n n e c t i o n s a r e c o n s i s t o f p r e c a s t b e a m,p r e c a s t c o l u mn a n d b a r s , t h e s y n e r g i s t i c e f f e c t i s g u a r a
4、 n t e e d b y t e n s i o n i n g b a r s Cu r r e n t r e s e a r c h h a v e d e mo n s t r a t e d t h a t u n d e r c y c l i c l o a d i n g, c r a c k i n g s f i r s t o c c u r e d a r o u n d t h e i n t e r f a c e o f b e a m t o c o l u mn , c o n c r e t e wa s c r u s h e d a n d r e
5、i n f o r c e me n t b a r s y e l e d T e s t r e - s u hs i n d i c a t e t h a t i n e l a s t i c d e f o r ma t i o n c o n c e n t r a t e s n e a r t h e b e a m c o l u mn c o n n e c t i o n s , w h i l e d a ma g e o f t h e b e a m, c o l u mn a n d j o i n t i s r e l a t i v e m i n o r
6、 , a n d s h o w l e s s l o o p a r e a a n d p o o r e n e r g y d i s s i p a t i o n c a p a b i l i t y c o mp a r e d wi t h t h e c o mmo n c o n c r e t e s t r u c t u r e p r e c a s t ; p r e s t r e s s e d ;b e a m c o l u mn c o n n e c t i o n ; p r o g r e s s 在预应力混凝土框架结构中, 张拉预应力筋在 混
7、凝土截面产生的内应力 , 可以部分或全部抵 消使 用荷载下的截面应力 , 延缓裂缝的出现并降低较高 荷载水平下结构的挠度, 结构卸载时, 裂缝可以部分 或完全闭合, 结构的弹性恢复性能好。同时, 预应力 混凝土结构可以充分利用预应力筋和混凝土的材料 强度 , 减轻结构自重。 课题名称 : 北京市科研成果在城市管理 中的应用与转化课题 “ 装 配式 大开 间框架 一 剪力墙 结构 及关键 技术 开 发 ”课 题 编 号 : Z1 2 1 1 0 0 0 0 7 6 1 2 0 0 8 北京市科研成果 在城市管理 中的应用与转 化课题 “ 新型高效大直径钢筋套筒灌浆连接节点产品开发 及 应 用 ”
8、 课 题 编 号 : Z 1 2 1 1 0 0 0 0 7 6 1 2 0 1 0 收稿 日期 : 2 0 1 3】 01 5 作者简介 : 何一凡( 1 9 8 9 一 ) , 男, 在读硕士, 研究方向: 装配式结构。 装配式混凝土结构由预制混凝土构件或部件装 配、 连接而成。具有产品质量好、 生产效率高的优 点。 装配式预应力混凝土框架结构, 是通过张拉预 应力筋, 将预制构件拼装在一起共同工作而形成的 框架结构 , 兼有预应力混凝土框架结构和装配式结 构的特点。梁柱节点抗震性能的研究 , 是装配式预 应力混凝土框架结构抗震性能研究的重点 。 目前 国内外研究的装配式预应力梁柱节点 ,
9、 根 据预制构件问连接的设计原则不同, 可以分为强连 接 ( S t r o n g c o n n e c t i o n s ) 和延 性连 接 ( D u c t i l e c o n n e c t io n s ) 。强连接的节点抗弯能力比预制构件强, 节 点破坏时塑性变形出现在预制构件上( 即预先设定 的塑性铰处 ) 。采用强连接 的装配式预应力梁柱节 点 , 符合现行抗震设计的“ 强节点” 要求, 也被称为 67 第 1期 何一凡 , 等 : 预 制预 应力混凝 土粱枉节点研 究进展 第 4 1卷 “ 等效现浇” 连接 -。延性连接的节点抗弯能力比预 制构件弱 , 节点破坏时塑
10、性变形通常发生在延性连 接处 , 而梁柱构件本身不会破坏 , 变形 在弹性范 围 内, 结构恢复性能好 , 震后只需对连接部位进行修复 就可以继续使用, 具有较好的经济性能。采用延性 连接的装配式预应力梁柱节点, 符合逐渐趋于主流 的“ 基于性能” 的抗震设计思想 。 本文旨在对 国内外研究的装配式预应力混凝土 梁柱节点构造形式进行总结 , 对 比不同构造形式 的 节点 的抗震性能 , 对装配式预应力混凝土框架结构 的进一步研究进行展望。 1 混合连接节点研究 上世纪九十年代, 为了开发能够在抗震区应用 的装配式混凝 土结构 , 有两大组织对装配式预应力 混凝土结构开展了一系列的试验研究。一个
11、是由美 国国家标准与科 学技术协会( N I S T) 、 华盛 顿大学和 C h a r l e s P a n k o w B u i l d e r s 公 司组成 的研究 团队 ; 另一 个是 由美 国国家科学基金 ( N S F ) 、 预制预应力混凝 土协会 ( P C I ) 和 加州 预制 预应 力混凝 土制 造协 会 ( P C MA C) 资助的预制抗震结构体系 ( P R E S S S ) 研究 团队。这 两个组织在一系列试验和理论研究 的基础 上提 出了“ 混合连接 ” 节点形式 , 预制梁柱通过普通 钢筋 和无粘结 预应 力筋连 接 , 形 成共 同工作 的整 体。
12、采用混合连接的节点, 承载能力与现浇结构相 近, 变形能力比现浇结构强, 耗能能力差, 残余变形 小, 恢复能力强。 1 1 P HMR F S 体 系的 节点研 究 1 9 8 7 年 , 美 国国家标准与科学技术协会 ( N I S T ) 与华盛顿大学和 C h a r l e s P a n k o W B u i l d e r s 公司合作开 展了一项装配式结构抗震研究项 目, 开发了一种预 制混合抗弯框架结构体系P H M R F S (P r e c a s t H y b r i d Mo me n t R e s i s t a n t F r a m e S y s t
13、e m ) 。此项 目分为四个阶 段 。 第一阶段 堤:探索阶段, 进行了两个装配式后张 预应力梁柱 节点及其现浇对 比试件的低周反复荷载 试验 , 得到了装配式后张预应力梁柱节点滞 回曲线 , 通过对 比节点的承载力 、 延性与耗能能力 , 提出装配 式预应力混凝 土框架结构在抗震 区的应用是可能 的。 第二阶段 进行 了六个装 配式后张预应力梁柱 节点试 验。试件应用了后张有粘结预应力筋 , 把后 张预应力筋位置和种类作为变量 。试验表 明 , 装配 式后张预应力梁柱节点的累积耗能和单周耗能分别 比其现浇对 比试件低 2 0 和7 0 ; 后张预应力筋在 6 8 梁中的位置越接近梁高度一半
14、处 , 节点的整体性越 好 , 恢 复能力越强 。在试验 中还发现 , 在试验后期 , 由于后张预应力筋的塑性发展, 节点刚度明显降低。 第三 阶段 的试 验应 用 了P r i e s t l e y和T a o 提 出 的装配式部分粘结后 张预应力梁柱节点 , 试验结果 表 明, 这种连接方式的节点刚度大 , 相 比现浇结构能 够承受更大的层间侧移 , 承载力大 , 耗能能力 比前 阶 段有所提高rs 】 。 第四阶段 1中对 “ 混合” 连接节点进行了试验研 究 , 该节点构造如图 1 。 “ 混合” 连接节点 中包含预应 力筋和非预应力钢筋 , 此阶段 的基本思想 , 是 由非预 应力
15、普通钢筋屈曲耗能 , 通过后张预应力筋在梁柱 界面形成摩擦抗剪所需的压力。试验变量为非预应 力筋的数量和类型。试验表明: 混合连接节点在试 验中基本没有强度衰减, 恢复性能好, 几乎没有残余 变形 , 侧移能力强 , 耗能能力 比前 阶段 的装配式后张 预应力框架节点强 1 1 1 一 4 厂 2 i 广 l l f l J J I f ! l 7 I l l l 、6 图 1 混合连接节点构造示意 卜波纹套管; 2 - 普通钢筋; 3 - 后张无粘结筋; 4 - 柱纵向钢筋 ; 5 - 普通 钢筋粘结长度 ; 6 - 纤维混凝土 N I S T的C h o e k 等对采用混合节点的装配式预
16、应 力混凝土框架在地震作用下 的性能进行 了非线性分 析 。利用计算程序I D A R C 对一系列具有典型层高 的二维框架模型进行静力弹塑性推倒( P u s h o v e r ) 分析 的结果表 明 , 含有混合节点的框架在破坏形式和抵 抗剪力方面与现浇框架相近。分析结论是含有混合 节点 的装配式预应力混凝土框架具有与现浇预应力 混凝土框架 相同或更好 的位 移延性性能 和破 坏模 式。 S a t n t o n 等对采用混合连接的节点进行了试验研 究 , 节点连接构造如图2 , 试验表明 , 构件尺寸相同的 情况下, 预制结构可以达到和现浇结构相同的抗弯 能力, 抗剪能力比现浇结构强
17、; 混合节点在侧移1 5 第 1期 第 1期 何 一凡, 等: 预制预 应力混凝 土梁柱节点研 究进展 第 4 l卷 压 屈服连接( T C Y ) 研究 。该研究应 用 了P r i e s t l e y 和 T a o 的提 出的后张无粘结预应力梁柱节点 , 梁柱连接 处采用后张无粘结预应力筋 , 预应力 筋在层 间侧移 2 时仍保持弹性 , 因此, 该节点在大变形下承载能 力没有显著降低。试验后应用试验得到的 M一 西曲 线, 运用D R A I N 一 2 D 建立连接模型, 进行了非线弹性 和拉 压屈服有 限元分析 。 第三阶段进行 了一个五层预制预应力混凝土建 筑的缩尺模型( 6
18、 0 ) 的抗震试验( 图5 ) I24 - 2 5 。在一个 方 向有 四榀采用不 同节点的抗震框架 , 在另一个方 向是剪力墙。试验结果表明 , 装配式预应力框架的 破坏程度 比预期程度轻微 , 比相应的现浇混凝土框 架破坏程度轻微, 具有较高的耗能能力 , 当建筑物承 受 4 5 的层间位移( 大于规范要求 的2 倍 ) 时仍然保 持了较高的承载力 , 具有较好的延性 。 1 3 不对称混合连接 的节点研究 由梁培新 、 郭正 兴提 出的不 对称 混合 连接 节 点 属于混合连接节点的一种, 梁和柱通过预应力 筋和梁截面上部 的普通钢筋装配连接成整体 , 预应 力筋在梁柱节点处部分无粘结
19、 。与混合连接节点的 差别在于普通钢筋仅布置在梁截面上部 , 构造形式 如图 6 。试验表明: 试件 的破坏都属于典型的梁端塑 性铰破坏形式 , 破坏集 中在梁柱接触面附近 , 梁柱构 件本身破坏甚微 , 粱柱接触面没有 出现剪切滑移 , 试 件的位移延性系数在 3 7 5 5 0 , 等效黏滞阻尼系数 在 8 1 0 。由于普通钢筋的不对称配置 , 滞 回曲 线 明显呈不对称形状 , 两个方 向加载时耗能能力明 显不同。该节点属于延性连接。 。 。 。 。 。 。 。 l 、 1 l 、 4 图6 不对称混合连接节点构造示意 卜后张无粘结预应力筋; 2 - 普通钢筋; 3 - 预制柱; 4
20、一 预制梁 1 4 后 张预应力预制混凝土框 架节点研 究 东南大学研究的后张预应力预制混凝土梁柱节 点 , 梁柱通过预应 力筋和普通钢筋连接 , 通过张 托预应力筋形成共同工作的整体。与混合连接节点 构造上的区别在于预制柱上设置 了暗牛腿 。该节点 属 于延性连接 , 试验变量 为预制梁 中后张预应力筋 70 的偏心距 、 预应力筋是否有粘结 。 试验表 明 : 节点破坏模式 主要表现为连接界 面 处裂缝 的张开以及受压区混凝 土压碎 , 破坏集 中在 梁柱连接截面附近 , 塑性 区域范 围较小。预制梁柱 构件本身及节点核心区破坏轻微 , 梁柱连接截面未 发生剪切滑移破坏 。与普通 钢筋 昆
21、凝土构件相 比, 试件滞 回环面积较小 , 耗能能力较差 , 残余变形较 小 , 恢复性能较好。无粘结预应力筋试验过程中始 终保持弹性, 耗能能力比有粘结的小, 恢复性能比有 粘结的好 。试件的最大层 问位移角介于0 3 5 9 0 4 3 9 之 间, 大于我国规范要求的框架结构最大弹塑 性层间位移角限值, 变形能力良好。 1 5 预压装配式预应力混凝土框架节点研 究 合肥工业大学引进 了 日本 的预压装配式混凝土 框架结构体系, 粱柱通过预应力筋和非预应力筋连 接 , 通过张拉预应力筋形成共 同工作的整体 , 柱上设 置了暗牛腿3 1 - 3 3 1 。试验设计的塑形 区域在两构件上 ,
22、属于强节点连接。试验结果表明: 试件破坏表现为 梁端弯曲破坏, 试验中节点核心区没有出现破坏迹 象, 延性系数在 3 0 34 0 4 之问。该节点符合我国现 行框架抗震设计的“ 强节点” 要求。设计方法与现浇 框架节点相似。 1 6 无粘结预应力装配式框架节点研究 北京工业大学进行 了无黏结预应力装配式框架 节点研究 。 , 无黏结预应力筋布置在梁高一半处 , 在梁顶和梁底布置了普通钢筋。试验中, 角位移 2 时 , 无黏 结预应 力节 点 的耗 能量 约为 现浇节 点 的 6 0 7 0 , 位移延性系数 达到 5 7 5 8 0 4 , 节点残 余变形小, 恢复能力强。 2 设置阻尼器的
23、节点研究 在混合连接节点研究中, 节点变形能力强但是 耗能能力差 , 在较大地震荷载作用下, 结构侧移会超 过允许值。为了改善混合连接节点的耗能能力, 研 究人员提出了在节点部位设 置阻尼器 的节点形式 。 阻尼器可以限制节点塑性变形 的发展 , 同时耗散能 量 。 2 0 0 4 年 , Mo r g e n 和 K u r a ma 提出在梁柱连接处布 置摩擦 型阻尼器 , 如图 7 所示 , 阻尼器构造如 图 8 所示。并对该类型的节点进行了试验研究。试验表 明, 该摩擦阻尼器能够有效限制梁柱相对转角变形, 减小结构侧移量 , 试验过程 中表现 出良好 的耗能能 力 。 北京_丁业大学提
24、 出了转动式铅阻尼器连接节点 ,并对其进行了低周反复荷载试验, 试验结果表 第 4 1卷 何一凡 , 等 : 预制预应 力混凝土 梁柱 节点研 究进展 第 1期 明 : 安装阻尼 器后 , 节点的耗 能能力得到很大提高 , 承 载能力也得到 了一定程度 的增强 , 节点 的延性影 响不大, 构件的破坏模式依然保持梁铰破坏模式, 混 凝土的损伤和破坏仍然生在梁端局部。耗能装置显 著 提高了节点 的抗震 能力 , 具有潜在 的工程应用前 景 。 1 。 图7 摩擦阻尼器节点 1 一 摩擦阻尼器; 2 一 预制柱; 3 - 预制梁 图 8 摩擦 阻尼器 3 自复位的节点研究 由于配置无粘结预应力的混
25、凝土结构残余变形 小 , 恢复能力强 , 研究人员利用装配式无粘结预应力 混凝土节点的这种特点 , 在节点部位配置耗能元件, 形成 了白复位节点。 蔡 小宁 、 孟少平等人提 出的P T E D节点 , 无粘 结预应力筋布置在梁高一半处 , 在梁柱连接部位设 置耗能角钢 。在梁柱产生相对转角时 , 梁柱连接界 面处缝隙张开 , 角钢承受拉应力产生塑性变形 , 耗散 能量。由于布置了无粘结预应力筋, 节点的残余变 形小 , 恢复能力强 , 具有 良好抗震性能。 东南大学提出的腹板摩擦式自定心预应力混凝 土框架梁柱节点 删, 在梁顶和梁底分别配置无粘结 预应力筋 , 在梁端腹板设置摩擦耗能件 。节
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 预制 预应力 混凝土 梁柱 节点 研究进展
1、咨信平台为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,收益归上传人(含作者)所有;本站仅是提供信息存储空间和展示预览,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容不做任何修改或编辑。所展示的作品文档包括内容和图片全部来源于网络用户和作者上传投稿,我们不确定上传用户享有完全著作权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果侵犯了您的版权、权益或隐私,请联系我们,核实后会尽快下架及时删除,并可随时和客服了解处理情况,尊重保护知识产权我们共同努力。
2、文档的总页数、文档格式和文档大小以系统显示为准(内容中显示的页数不一定正确),网站客服只以系统显示的页数、文件格式、文档大小作为仲裁依据,个别因单元格分列造成显示页码不一将协商解决,平台无法对文档的真实性、完整性、权威性、准确性、专业性及其观点立场做任何保证或承诺,下载前须认真查看,确认无误后再购买,务必慎重购买;若有违法违纪将进行移交司法处理,若涉侵权平台将进行基本处罚并下架。
3、本站所有内容均由用户上传,付费前请自行鉴别,如您付费,意味着您已接受本站规则且自行承担风险,本站不进行额外附加服务,虚拟产品一经售出概不退款(未进行购买下载可退充值款),文档一经付费(服务费)、不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
4、如你看到网页展示的文档有www.zixin.com.cn水印,是因预览和防盗链等技术需要对页面进行转换压缩成图而已,我们并不对上传的文档进行任何编辑或修改,文档下载后都不会有水印标识(原文档上传前个别存留的除外),下载后原文更清晰;试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓;PPT和DOC文档可被视为“模板”,允许上传人保留章节、目录结构的情况下删减部份的内容;PDF文档不管是原文档转换或图片扫描而得,本站不作要求视为允许,下载前自行私信或留言给上传者【ne****t】。
5、本文档所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用;网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽--等)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
6、文档遇到问题,请及时私信或留言给本站上传会员【ne****t】,需本站解决可联系【 微信客服】、【 QQ客服】,若有其他问题请点击或扫码反馈【 服务填表】;文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“【 版权申诉】”(推荐),意见反馈和侵权处理邮箱:1219186828@qq.com;也可以拔打客服电话:4008-655-100;投诉/维权电话:4009-655-100。