装配式框架耗能型预应力干式连接节点的设计与高效施工关键技术研究

成果编号：33642

价格：300

完成单位：江苏中南建筑产业集团有限责任公司、东南大学

单位类别：985系统院所、企业

完成时间：2021年

成熟程度：批量生产阶段

服务产业领域：其他

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发布人：受理处在线

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项目为2018年江苏省科技厅重点研发计划-社会发展，项目编号：BE2018675，由江苏中南建筑产业集团有限责任公司、东南大学等单位共同研究完成。2021年11月15日，项目通过了江苏省科技厅组织的项目验收。为解决自复位混凝土（SCPC）框架的梁柱节点多次往复循环荷载下屈服后耗能显著降低、结构自复位能力及抗剪能力不足和施工效率低等问题，提出了新型装配式框架耗能型预应力干式连接节点（HC-FD-SCPC）框架梁柱节点，采用节点有限元分析与试验、单层及多层框架有限元分析与试验等手段开展了系统的研究，进行了工程应用，创造了巨大的社会效益。 1、新型装配式框架耗能型预应力干式连接节点（HC-FD-SCPC）框架梁柱节点中，竖向支撑系统既为结构组装阶段提供便利，保证了地震所用梁柱节点处的可靠抗剪能力，突破了现阶段后张无粘结预应力混凝土框架结构的跨度上限。 2、适用于预应力自复位结构的NAO（非石棉有机纤维）摩擦耗能器装置，保证了耗能器稳定的耗能系数，极大提高了结构设计的便捷性，且避免了金属摩擦耗能材料在长期环境作用下的化学及电化学腐蚀，有效提升了结构的寿命周期。 3、新型预应力自复位框架及其精细数值分析方法，将新型NAO摩擦耗能器引入预应力自复位混凝土框架，建立了新型的预应力自复位框架结构体系。 4、系统研究了关键设计参数和填充墙等非结构构件因素对预应力自复位结构在近、远场地震激励下抗震性能的影响，综合考虑最大位移和残余位移作为性能标准参数，基于结构强度折减系数的设计理念。 5、研究了纯平面和单坡面摩擦耗能器的滞回性能，明晰了自复位结构第二刚度、耗能比等关键参数对结构层间位移、残余位移、楼面最大加速度、楼面最大速度等抗震性能指标的影响规律。 6、形成了SCPC框架高效施工技术，通过试点及示范工程应用，总结形成了一整套完整、高效的施工工艺与操作流程。本研究的成果为干式连接自复位预应力混凝土框架在高烈度地区使用奠定了理论基础。授权发明专利4项，实用新型专利4项。形成省级工法2项，发表高质量学术论文8篇，其中SCI论文5篇，核心期刊3篇。完成试点示范项目13.2万平方米工程建设，实现建安收入26070万元，工程结算利润收入2310万元，完成上缴各项税收2866万元。社会效益和经济效益显著，具有良好的推广和应用前景。

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成果介绍

科技计划：省部级：江苏省重点研发计划（社会发展）——面上项目

成果形式：新技术、新工艺

合作方式：技术开发

参与活动：

专利情况：正在申请 ,其中:发明专利 6 项
已授权专利,其中:发明专利 4 项
专利号:
201810337522.9
201810337378.9
201610289536.9
201910391918.6

成果简介

综合介绍

创新要点

本项目结合抗震理念及工程实践需求，在 “提升结构可恢复能力”与“增强结构耗能能力”思想的启发下，将“摩擦耗能”、“预应力复位”与“暗牛腿抗剪”理念结合，提出新型“顶底摩擦耗能自复位混凝土梁柱节点”构造，研究过程采用“节点性能-结构性能-设计方法-易损分析”逐层递进的研究思路，“理论分析-数值模拟-节点试验”紧密结合的研究方法，开展了顶底摩擦耗能自复位混凝土框架抗震性能分析和设计方法的研究。主要创新之处有： 1、发明了新型装配式框架耗能型预应力干式连接节点（HC-FD-SCPC）框架梁柱节点。建立了基于关键部件贡献的精细化有限元分析模型，提出了节点高效复位的旗帜型滞回模型。 2、创新提出了适用于预应力自复位结构的NAO定摩擦耗能器装置。建立了新型NAO变摩擦耗能器构造，保证了耗能器稳定的耗能系数，极大提高了结构设计的便捷性，有效提升了结构的寿命周期，破解了耗能型自复位混凝土框架的耐久性难题。 3、发展了新型预应力自复位框架及其精细数值分析方法。建立了新型的预应力自复位框架结构体系，建立了基于ABAQUS和OpenSEES等不同尺度建模的精细数值分析方法。 4、提出了预应力自复位结构的性能化设计与易损性评估方法。提出了预应力自复位结构基于性能目标的直接设计方法，建立了预应力自复位结构的易损性评估方法。 5、研究了纯平面和单坡面摩擦耗能器的滞回性能。分析了螺栓预紧力等关键构造参数对耗能器摩擦性能的影响规律，提出了自复位混凝土框架结构动力响应的控制方法。 6、揭示了纯平面摩擦型梁柱节点和SCPC框架的抗震机理和可恢复机理。研究了耗能器细部构造及加载历程对体系滞回性能的影响规律，结合FEMA P58评估预测了具有不同参数框架体系的可修复能力。 7、揭示了带牛腿摩擦型SCPC框架的抗剪性能与模态振型。提出了带牛腿摩擦型SCPC框架的精细化有限元模型，结合试验，研究了节点关键参数对结构滞回性能和抗剪性能的影响规律，分析了大震下结构的主要受控模态振型及其对结构动力响应的贡献程度。 8、建立了SCPC框架的可修复性和的地震易损性评估方法。开展了基于正态分布函数的地震易损性分析和结构抗整体倒塌能力的评估，建立了不同地震强度下结构承载力与节点变形的相互关系。

技术指标

1、本研究的成果为干式连接自复位预应力混凝土框架在高烈度地区使用奠定了理论基础。 2、授权发明专利4项，实用新型专利4项。 3、形成省级工法2项。 4、发表高质量学术论文8篇，其中SCI论文5篇，核心期刊3篇。 5、完成试点示范项目13.2万平方米工程建设，实现建安收入26070万元，工程结算利润收入2310万元，完成上缴各项税收2866万元。社会效益和经济效益显著，具有良好的推广和应用前景。

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