【摘 要】
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近年来,预制装配式RC框架结构已在国内得到广泛关注并进行了大量应用,但目前装配式结构仍以装配整体式为主,且在工程应用中预制梁、柱构件之间的连接存在形式单一,种类偏少,较少考虑结构震后损伤修复等问题,这已严重制约了预制装配式RC框架结构的应用发展。为充分发挥装配式框架结构建造的优势,同时提高结构的抗震性能以及便于震后损伤修复,提出一种可更换耗能连接的装配式RC框架结构形式。该结构是在预制梁、柱构件之
【基金项目】
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国家自然科学基金项目:基于新型连接技术的绿色装配式复合墙结构性能与设计方法（51978566）
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近年来,预制装配式RC框架结构已在国内得到广泛关注并进行了大量应用,但目前装配式结构仍以装配整体式为主,且在工程应用中预制梁、柱构件之间的连接存在形式单一,种类偏少,较少考虑结构震后损伤修复等问题,这已严重制约了预制装配式RC框架结构的应用发展。为充分发挥装配式框架结构建造的优势,同时提高结构的抗震性能以及便于震后损伤修复,提出一种可更换耗能连接的装配式RC框架结构形式。该结构是在预制梁、柱构件之间安装可更换耗能装置,并采用可拆卸的干式连接方式,当结构遭遇一定程度的地震损伤时可将损伤控制在耗能装置上并通过震后更换来实现结构损伤修复的目的。采用试验研究、数值模拟与理论分析相结合的方法对可更换耗能装置的力学性能、可恢复功能的装配式RC梁柱节点及其框架结构的抗震性能进行了研究,主要内容及结论如下:（1）研发一种可更换耗能装置,并制作了5个耗能装置试件进行拟静力加载试验,研究不同约束条件（包括纯剪切变形加载和弯剪变形加载）和几何尺寸参数对其破坏模式、力学性能的影响。同时,利用ABAQUS软件建立该装置的数值模型并验证其准确性,在此基础上,分析各因素对耗能装置的影响规律并优化其开孔形式,从理论上推导优化后的耗能装置的承载力-变形关系。试验研究及数值分析结果表明:该耗能装置在不同约束条件下均能提供较高的承载力和初始刚度,并具有优良的耗能和变形性能,可用于提高装配式梁柱节点的力学性能。此外,该耗能装置的承载力-变形理论分析结果与数值模拟结果吻合较好,表明该计算方法可为耗能装置的几何构造设计和装配梁柱节点分析提供理论依据。（2）提出两种不同的装配式梁柱节点连接形式,并制作了1个现浇梁柱边节点（简称MC节点）试件、3个采用连接方式1连接的装配式梁柱节点（简称P1节点）试件和3个采用连接方式2连接的装配式梁柱节点（简称P2节点）试件进行拟静力加载试验,研究各类梁柱节点的破坏模式、承载力、滞回行为、耗能性能及变形能力等特性。试验研究结果表明:这两类装配式梁柱节点在最大变形、延性和耗能性能等方面均显著优于现浇梁柱节点,且装配式梁柱节点的破坏主要集中在多缝耗能装置上,预制梁、柱构件基本完好,可以实现结构损伤位置可控和震后损伤快速修复的目的。（3）针对两种装配式梁柱节点连接形式,从理论上推导了节点连接部位从弹性到塑性全范围内的承载力-变形之间的力学关系,在此基础上,提出装配式梁柱节点的简化分析模型,确定节点连接部位的恢复力模型,并基于承载力-变形理论关系给出了该恢复力模型骨架曲线中各个关键点参数取值的确定方法。分析结果表明:装配式节点连接部位的承载力-变形理论计算结果与试验测量结果吻合较好,说明该理论计算方法可以较为真实准确地描述该装配式梁柱节点连接部位的力学特性。此外,利用Seismo Struct软件建立装配式节点分析模型,其计算得到的滞回曲线结果与节点试验结果高度吻合,表明根据节点连接部位的承载力-变形理论分析方法来确定连接部位恢复力模型骨架曲线中各个关键点参数参数取值的方法是合理、准确的。（4）建立一榀三层装配式RC框架结构的数值分析模型,研究了该装配式结构在拟静力加载和地震波加载条件下的破坏模式、承载力、变形等特性,探讨了多缝耗能装置在不同地震强度作用下的工作机制。同时,建立三维装配式框架结构的数值模型进一步研究了结构的地震响应,并与现浇框架结构的模拟结果进行了对比。分析结果表明:装配式框架结构的最大承载力基本接近于现浇结构,且比现浇结构具有更好的变形和延性性能。装配式框架结构在早期阶段的变形主要集中在节点连接部位,有利于充分发挥多缝耗能装置的力学性能;在结构出现柱端塑性铰破坏前,梁、柱构件损伤程度较轻,可以实现装配式框架结构损伤位置可控和震后快速修复的目的。此外,装配式框架结构在各级水平地震作用下均表现较好,其整体抗震性能基本接近于现浇结构。（5）根据装配式RC框架结构的破坏模式和能力曲线特点,建立该结构的能量平衡方程,并对地震输入能的能量修正系数γ的计算方法进行改进,得到γ-μs-αs-Rs之间的理论关系。同时,给出结构在不同地震水平作用下的屈服基底剪力、塑性基底剪力和最大变形的理论计算公式,并建立适用于可更换耗能连接的装配式RC框架结构基于性能的塑性设计方法。最后,通过设计一个7层的装配式RC框架结构算例进行分析验证以说明其有效性。分析结果表明:装配式RC框架结构采用该设计方法能够实现预期的性能目标,具有较好的抗震性能。
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