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装配式隔震结构中隔震节点抗震性能研究(一)


引 言

  建筑工业化是当代建筑技术的发展趋势之一,装配式混凝土结构与现浇混凝土结构相比,具有工厂化生产现场湿作业少施工速度快节约能源等优点,在欧美和日本等工业化国家得到了广泛的应用[1-6]然而,国内外几次强震震害调查结果表明,大量装配式框架结构的梁柱节点核心区在地震中均遭受了严重破坏[7-8]因此,装配式结构的抗震性能成为近来的研究重点 薛伟辰等人对四个不同位置现浇柱叠合梁框架节点进行了试验研究,得出此类节点的安全性均可满足设计要求的结论[9]; 李振宝等人对结构底层不同连接方式的预制梁-柱-叠合板装配中节点足尺模型进行了低周往复试验,研究表明预制梁纵筋贯穿连接的中节点具有与现浇中节点相当的耗能能力与综合抗震性能[10]吕西林等人对装配式预制混凝土框架结构进行了缩尺模型拟动力试验研究,试验结果表明此类结构具有较好的抗震性能[11]。

  以叠层橡胶支座为代表的现代隔震技术发展至今已有40多年历史,目前已应用于许多实际工程,其中一些更是经受了地震的验,在地震中表现出了良好的抗震性能[12]隔震技术能够有效地减轻地震对结构的影响,为结构中的人员仪器设备等提供安全保障 装配式隔震结构,能大幅提高装配式结构的安全性和抗震性能,是我国未来建筑工业化建设的发展方向 针对装式隔震结构,本文提出一种适用于高层装配式隔震结构的新型隔震节点,通过对其缩尺模型进行低周反复试验,并与对应的现浇节点试验结果进行对比,验证了此类装配式节点在隔震结构中应用的可行性,并通过有限元分析软件OpenSees对试验结果进行了数值模拟。


1、装配式隔震节点设计

  本文提出一种适用于装配式隔震结构中隔震层节点的设计方案[13],如图1所示 该隔震节点上支墩整体预制,并在节点区提前预埋与预制梁纵筋位置对应的贯通纵筋,预制梁与预制柱通过节点区边缘的钢筋搭接焊连接,如图2所示。




2、试验设计

2. 1 试件设计与制作

  本试验选取中节点进行研究,采用1 /2缩尺模型试验方法,设计了2个节点试件,1个为装配式混凝土节点试件,另1个为整体现浇普通钢筋混凝土对比试件,其中装配式节点的设计方案如前一节所述,详见图1所示。

  为保证试验结果的可比较性,装配试件与现浇试件采用相同的尺寸材料轴压比及总配筋率 按照强柱弱梁的设计要求,柱与梁混凝土强度分别为C60和C30; 装配试件后浇区的混凝土强度是C60; 纵筋与箍筋均采用HRB335 试验前对混凝土和钢筋进行了材料性能试验,结果分别见表1和表2 试件尺寸如表3所示,具体配筋如表4所示,从表4可以看出,装配试件和现浇试件梁内的配筋方式略有差别,但截面配筋率基本不变,主要是考虑方便装配试件的施工。






2. 2 加载装置与加载制度

  本试验在广州大学减震控制与结构安全省部共建国家重点实验室培育基地进行,采用250kN多功能电液伺服作动器。试验对象为位于隔震层的新型装配式隔震节点和现浇式隔震节点。由于装配式隔震结构在地震作用下,隔震层上部的结构处于整体平动状态,隔震支座的上支墩不能传递弯矩,只能承受竖向。

  轴力和水平剪力,试验时对隔震支座上支墩采用角钢固定,由于两侧角钢的刚度相对于支墩上柱的刚度而言是很小的,因此对其转动的约束效果可以忽略不计,仅约束水平和竖向位移 。上柱顶部模拟实际结构中柱反弯点处的受力状态,试验中将液压千斤顶作用在柱顶模拟所受轴向力,千斤顶通过铰接支座跟钢梁连接 。试验采用梁端反复加载法,两侧梁端与作动器垂直连接 。试验的加载设备如图3所示,实际加载装置如图4所示。



  试验时,柱顶面施加恒定的竖向荷载2000kN( 试验轴压比为0. 4) ,然后通过电液伺服作动器在梁端施加同步反对称位移,每级加载进行3次循环,采用混合加载方式 。即± 10mm以内,以± 1mm递增; 超过± 10mm之后,以± 10mm递增,即± 20mm; ± 30mm;± 40mm,当荷载-位移曲线出现下降段,且荷载降至极限承载力的85%时认为试件破坏,试验结束 。具体的加载制度如图5所示。


·END·

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力汇小编




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