轻质填充约束浆锚搭接连接预制剪力墙抗震性能研究

发布时间：2020-07-01 15:50

【摘要】：在剪力墙结构中,剪力墙作为主要的抗侧力构件,其刚度越大,承受的水平荷载就越高。在结构设计时,考虑到有些位置不需要具备很大的抗侧刚度,通常会通过在剪力墙上设置洞口的方式来降低其刚度,在施工时,再用砌块对这些洞口进行填充。然而,在设计中若不考虑填充砌体对结构抗震性能的影响,将会产生不利的后果。针对这一问题,本课题组前期工作提出了可以采用预制一体化填充方式进行洞口填充的预制剪力墙结构形式,本文在此研究的基础上,设计了两种轻质材料填充的新型预制装配式剪力墙结构。墙体的填充材料分别采用混凝土面层夹心苯板和环保轻质隔墙板(成分包含硫铝酸盐水泥、纤维网格布、水泥发泡和粉煤灰),并针对该类新型预制剪力墙的抗震性能展开了一系列的试验及有限元分析。最后,对预制装配式剪力墙竖向纵筋的约束浆锚钢筋搭接连接方法的可靠性,及其对墙体抗震性能的影响,结合试验结果及数值模拟进行了详细的探究。本文具体研究内容如下:1.设计并制作了2个足尺双肢预制装配式混凝土剪力墙试件,洞口填充部分分别采用混凝土面层夹心苯板和环保轻质隔墙板,通过拟静力试验对这两种轻质填充预制剪力墙进行了抗震性能的研究,总结了这两种墙体结构的破坏形态、受力特点、承载与变形能力、刚度、延性、耗能能力等方面的特点,并与无填充墙、砌体填充墙、带有空心的预制一体化填充墙和陶粒混凝土填充墙的抗震性能进行了对比分析。试验结果表明:在往复的水平荷载作用下,混凝土面层苯板填充剪力墙发生弯剪破坏,试件具有较高的承载力,初始刚度较大,但延性和耗能能力较差;轻质隔墙板填充剪力墙会发生受弯破坏,承载能力和初始刚度较低,而延性和耗能能力较强。2.基于OpenSEES有限元平台,选用分层壳剪力墙单元、修正的Kent-Park混凝土本构及Pinto钢筋本构对带有轻质填充的预制装配式混凝土剪力墙进行了有限元数值建模及试验结果验证,获得了与试验结果吻合较好的滞回曲线及纵筋应变,验证了这种有限元建模方法对模拟轻质填充预制装配式剪力墙的适用性。3.通过数值模拟探究了填充墙宽度、混凝土强度、纵筋直经、轴压比和苯板厚度等因素对预制装配式剪力墙的刚度、承载力、延性及耗能的影响规律,结果表明:增大填充墙宽度、混凝土强度、钢筋直径和轴压比均可以提高预制剪力墙的承载能力;增大苯板的厚度可以有效的降低混凝土面层苯板填充墙的刚度;混凝土强度和苯板厚度的增加,可以提高预制剪力墙的延性;增大混凝土强度、填充墙宽度和纵筋直径可以有效的增强预制剪力墙的耗能能力。最后,基于以上模拟及试验的结果,提出了适用于轻质填充预制装配式剪力墙的水平承载力和刚度的计算方法。4.通过有限元数值模拟结果,对比分析了采用约束浆锚钢筋搭接连接的预制剪力墙和现浇剪力墙的承载和变形等抗震性能,并获得了预制剪力墙试件中采用约束浆锚的纵向钢筋的受力变化规律,并与现浇混凝土剪力墙中的纵筋应力进行了对比。最后,基于约束浆锚钢筋搭接连接试件的试验结果,建立了考虑钢筋与混凝土之间粘结滑移的有限元模型,并通过对十五组约束浆锚钢筋搭接连接试件的数值模拟,得到了搭接长度、混凝土强度、搭接筋直径和配箍率等影响因素对约束浆锚钢筋搭接连接性能的影响规律。
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TU398.2
【图文】：

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