多螺旋箍筋再生混凝土装配式框架十字节点抗震性能研究

来源 :广东工业大学 | 被引量 : 2次 | 上传用户:wulizhu11
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目前,我国建筑垃圾年产量超过20亿吨,污染严重且资源化利用率低,其环保再生技术急需提升。另一方面,高耗能、高污染的传统建筑业也急切向装配式建筑工业化转型。将建筑垃圾再生资源应用于装配式建筑,既能减轻环境污染,又节省原材料的消耗,对推动我国建筑业可持续发展具有重大的战略意义。研究结果表明:利用建筑垃圾制备再生混凝土是一种有前途的绿色再生技术。然而,国内外研究人员集中于再生混凝土在非承重制品和构件的应用,缺少针对再生混凝土承重构件的研究,鲜见再生混凝土装配式节点抗震性能的报道,严重限制了再生混凝土在装配式建筑的应用与推广。为此,本研究以再生混凝土装配式框架十字节点为对象,采用多螺旋箍筋和一笔箍筋组合的装配式配筋构造,设计并制作了9个近足尺的梁柱节点(按再生骨料替代率0、50%和100%分为3组,每组试件中包含现浇、半装配式与全装配式3种节点类型),通过预压框架节点进行水平加载拟静力试验,探讨了该类新型装配式梁柱节点的抗震性能,并提出适用于多螺旋箍筋再生混凝土装配式梁柱节点抗剪承载力的计算模型。主要的研究内容与结论如下:(1)开展了多螺旋箍筋混凝土装配式框架节点和传统箍筋现浇节点的拟静力试验研究,对比分析了该新型箍筋装配式梁柱节点和传统箍筋现浇节点的抗震性能。研究结果表明,与采用传统箍筋的现浇节点相比,多螺旋箍筋混凝土装配式梁柱节点的抗震性能更为优异;对于普通混凝土,新型箍筋半装配式节点和全装配式节点的累积总耗能分别比传统箍筋现浇节点高出30%和16%。此外,新型箍筋再生混凝土装配式节点的功能成本比值较高,与传统箍筋现浇节点相比,多螺旋箍筋装配式梁柱节点的用钢量能降低约13%。(2)基于多螺旋箍筋再生混凝土装配式节点在轴压与水平低周反复荷载作用下的试验研究,分析了再生骨料掺量对该新型箍筋装配式节点抗震性能的影响规律。研究结果发现,再生骨料的掺入对多螺旋箍筋混凝土装配式节点抗震性能的影响较小,随再生混凝土替代率的增大,新型箍筋再生混凝土装配式节点的抗震性能总体呈下降趋势,但与再生骨料替代率并非呈线性关系。当再生骨料掺量为100%时,多螺旋箍筋混凝土装配式节点位移延性系数和累积总耗能的降幅均小于10%,能够满足抗震设计要求。(3)探讨了不同装配类型对多螺旋箍筋再生混凝土梁柱节点抗震性能的影响。试验结果表明,与新型箍筋再生混凝土全装配式节点相比,半装配式节点的抗震性能表现略优;当再生骨料替代率为100%时,半装配式节点的位移延性系数和累积总耗能比全装配式节点分别高出5%和1%。(4)基于一系列的拟静力试验,探索了再生混凝土装配式框架十字节点的破坏机理。研究结果表明,新型箍筋装配式梁柱节点与传统箍筋现浇节点均发生梁端弯曲破坏,两者的破坏过程类似,大致经历初裂、屈服、极限和破坏四个阶段;在水平低周反复荷载作用下,梁纵筋与混凝土之间的滑移不断增大,两者黏结界面发生破坏,主裂缝贯穿节点,梁端受压区混凝土被压碎,导致节点丧失承载力;与普通混凝土装配式梁柱节点相比,再生混凝土装配式梁柱节点裂缝发展较为集中,但破坏过程和破坏模式整体相似。(5)基于桁架模型,引入再生混凝土折减系数,对《建筑抗震设计规范》(GB50011)的节点抗剪承载力公式进行了修正,提出了适用于多螺旋箍筋再生混凝土装配式梁柱节点抗剪承载力的计算方法。研究结果表明,本文提出的抗剪承载力修正模型与试验结果吻合较好;当再生粗骨料取代率为100%,计算该类节点抗剪承载力的再生混凝土强度折减系数建议取0.85。
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