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混合连接自恢复节点的力学分析

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中南建筑设计院股份有限公司湖北武汉430071

摘要：混合连接是一种预应力装配式混凝土结构的节点连接方式，应用越来越广泛，作为最早提出的自恢复结构形式，具有明确而典型的自恢复受力特征，有着巨大的研究价值。因此，本文将以混合连接自恢复节点作为自恢复结构的出发点，深入分析其力学特征、自恢复机理。本文提出了叠加法用于分析混合连接自恢复节点连接截面的弯矩-转角关系。研究发现，叠加法可以得出具有典型“旗形”滞回特点的混合连接本构模型，表明混合连接具有良好的自恢复能力和理想的耗能能力。

关键词：自恢复结构；混合连接；节点；力学特征

1引言

自恢复结构能最大程度上降低地震之后建筑的残余变形与内部结构损伤，并且其往往采用预应力装配式，特别适合当前的建筑工业化，具有很大的使用价值，因此近几年来得到了飞速的发展[1]。

混合连接方式是一种较早提出的能够自我恢复的结构，其内部包含非常典型的受力方式与恢复原理，并且已经逐渐成为一种可靠性很高的节点连接形式，有很大的市场推广价值。本文将以混合连接自恢复节点作为自恢复结构的基本出发点，更加深入地研究其原理。当前对于混合连接方式的自恢复节点的研究较少，尤其是针对其受力特征的分析更少，很难满足现阶段设计与应用的要求。本文对混合连接方式的节点进行受力特征的充分分析，并在此基础上，提出了一种能够求解弯矩与转角函数关系的计算方式。

2混合连接自恢复结构的组成

体系组成上分析，自恢复结构的组成包含三要素：主体承重部件、自恢复部件与耗能部件。三种要素对应到混合连接的框架结构分别是：主体承重部件所对应的是预制梁柱，自恢复部件对应的是预应力钢绞线，耗能部件所对应的是非预应力钢筋。

3混合连接自恢复节点的受力特征

3.1无粘结预应力连接受力分析

通过El-Sheikh[2]对无粘结预应力连接节点进行的分析，其接缝之间的转角弧线能够理想化为三种较为极限的状态：（1）线性极限状态，其主要对应的弯矩与转角记作为、；（2）屈服极限状态，其主要对应的弯矩与转角记作为、；（3）破坏极限状态，其主要对应的弯矩与转角记作为、。其中第一种线性极限状态即所谓的梁柱缝隙的弯矩与转角的关系，偏离最初状态的极限状态。第二种屈服极限状态为钢筋从弹性状态转变到屈服状态，其中屈服存在极限点，其与钢筋的屈服状态相关；第三种破坏极限状态指从屈服状态一直到被直接破坏。

3.1.1线性极限状态

（18）

式中，为对应强化极限状态下的钢筋与混凝土之间的滑移量；为钢筋强化段割线模量；为钢筋极限强度。

3.3混合连接的叠加法受力分析

通过前面对无粘结预应力连接方式与普通钢筋连接方式进行的受力分析，并且使用叠加法定性的分析混合连接处所对应的弯矩与转角函数关系，最终确定其极限状态。

4总结

本文对混合连接自恢复节点的力学特征进行了分析，分别提出了叠加法用于分析混合连接自恢复节点连接截面的弯矩-转角关系。力学分析途径出发，给出了求解思路，当然，也有其的适用范围：叠加法即由两种单一体系的简单本构模型叠加得到混合连接的弯矩-转角滞回模型。叠加法不仅可以近似得到混合连接自恢复节点的弯矩和转角关系的骨架线，还可以得到典型的“旗”形滞回关系，这对于研究混合连接自恢复节点的抗震性能具有重要作用。

Reference：

[1]陈凯，吕西林.框架-自恢复墙结构抗震性能的研究[J].结构工程师，2013，29(4):118-124.

[2]StantonJ，StoneWC，CheokGS.Ahybridreinforcedprecastframeforseismicregions.PCIJournal，1997，42(2):20–32.

[3]El-Sheikh，SauseR，PessikiS，LuL，“SeismicBehaviorandDesignofUnbondedPost-TensionedPrecastConcreteFrames，”PCIJournal，Vol.44，No.3，1999，pp.54.71.

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-全文完-