螺栓连接多层装配式混凝土剪力墙结构抗震性能研究

发布时间：2020-11-21 04:12

　　 装配式混凝土剪力墙结构是一种在我国住宅产业化中应用较多的结构形式。采取湿连接的装配式整体混凝土剪力墙结构的承载力、刚度和抗震性能基本和现浇混凝土剪力墙相同,能够达到“等同现浇”的要求。相比湿连接方式,采用干式连接的装配式剪力墙具有施工方便,减少现场湿作业,大大提高施工效率等优点,在低、多层住宅建筑中具有较广阔的应用前景。本文针对一种采用新型螺栓连接方式的装配式混凝土剪力墙结构的抗震性能展开了试验研究和数值模拟分析,以进一步推广装配式混凝土剪力墙在我国抗震设防地区的应用。本文的主要研究工作包括以下内容:1.根据“弱连接、强构件”原则设计了2个足尺螺栓连接装配式混凝土剪力墙试件并对其进行拟静力试验研究抗震性能。试验结果表明:两试件的破坏均发生在预制剪力墙与上翻墙段之间的水平拼缝截面附近,而墙板本身基本保持弹性,与强构件,弱连接的设计原则一致;两试件的主裂缝均为水平拼缝裂缝以及拼缝下方上翻墙段上的弯剪斜裂缝,加载过程中,水平拼缝逐渐形成通缝并不断张开闭合,预制墙体产生摇摆变形;试件S-1由于连接板厚度较大导致截面的受弯承载力由高强螺杆的抗拉强度起控制作用,最后由于高强螺杆达到抗拉强度被拉断而破坏,属于脆性破坏,试件的变形能力较差;试件S-2连接板厚度较小,连接板受弯屈服后,最终由于水平拼缝下方墙肢两侧受压区混凝土压碎而破坏,试件的破坏为塑性破坏;试件S-2延性系数介于3.03~3.7之间,满足抗震设计要求大于3.0,位移角大于规范规定的大震作用下弹塑性层间位移角限值1/120,具有良好的变形能力;两试件水平拼缝均发生弯曲破坏,剪切滑移较小,拼缝具有较好的抗剪性能;随着轴压比的增大,试件的峰值承载力和刚度会增大。2.在试验研究的基础上,采用ABAQUS软件对2个试件的受力过程进行了数值模拟分析,并将分析得到骨架曲线、破坏模式、裂缝开展情况与试验结果进行了对比。分析结果与试验吻合良好,表明所建立的分析模型可以较好的模拟试件的受力过程和破坏形态,可用于后续的进一步研究。在此基础上,参考规范给出了剪力墙承载力计算方法。
【学位单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TU398.2;TU352.11
【部分图文】：

进行干式连接装配式剪力墙的抗震性能研究，对于我国装配式剪力墙连接种类的丰富，对我国中小城镇和农村居民住宅建设和住宅产业化的大力推广具有重要价值和现实意义。1.2国内外装配式混凝土剪力墙研究现状1.2.1 国外研究现状1.湿连接Belleri Andrea 和 Riva Paolo[7]为研究波纹钢套管灌浆连接(见图 1.1)的可靠性，对 6 个混凝土柱-基础采用不同连接的试件进行低周反复加载试验。试验结果表明：在地震作用下，柱-基础连接采用波纹钢套管灌浆连接是可行的，波纹钢套管良好的延性和高强灌浆料的有效约束能够防止混凝土中纵向钢筋的屈曲，减少柱底损伤，提高柱子的侧向刚度，并且震后波纹钢套管灌浆连接的修复比传统现浇混凝土更换支座相比简单，采用新型高强度灌浆料灌浆压实即可。波纹钢套管灌浆连接可以有效传递柱与基础之间钢筋的应力，这种连接方式为我们预制混凝土剪力墙中的水平拼缝连接构造提供了更好的思路。

合肥工业大学硕士学位论文这种连接器可以降低地震反应，提高结构的整体性。Lim 等人[16]开发出一种新型 T 形预制混凝土剪力墙，即上下层预制剪力墙通过六角螺母和内外 C 形钢板连接端部螺纹钢筋，为增强接缝处的抗剪性能在剪力墙中部设置抗剪键，并对 2 个 T 形预制混凝土剪力墙试件进行低周反复加载试验。试验结果表明：连接件的变形导致剪力墙整体侧移增加，但几乎不影响 T 形预制混凝土剪力墙的初始刚度，剪力墙具有良好的延性和抗震性能，可以有效地应用于低多层建筑中。Can Bora 等人[17]将预制混凝土空心剪力墙和基础之间利用槽孔螺栓连接，见图 1.2，剪力墙与基础之间竖向连接钢筋不贯通，连接钢板可以有效传递上部剪力墙所受的拉力和剪力，并对其在地震作用下的反应进行研究。结果表明：槽孔螺栓连接由于连接板件的滑移具有较好的延性和耗能能力，避免发生脆性锚固破坏，但是由于连接板件的滑移会影响预制剪力墙的侧移，故该种连接形式多用于低多层建筑中。

（c）深圳保利香槟苑 （d）北京花语金郡项目图 1.3 装配式建筑工程实例Fig 1.3 Engineering instances of precast buildings随着装配式混凝土剪力墙的广泛应用，国内大量学者通过试验和理论分析针对装配式混凝土剪力墙连接方式进行了大量的研究，并取得了重要成果。1.湿连接种迅、叶献国等[24]对 2 个水平拼缝采用插筋强连接的预制叠合板式剪力墙进行拟静力试验，并借助有限元软件对比分析。结果表明：增大基础插筋面积使剪力墙的塑性变形出现在墙体内部实现强连接，抗震性能与现浇剪力墙相近，增大基础插筋面积可以有效提高构件的耗能能力，水平拼缝塑性变形较小。李宁波、钱稼茹等[25]提出竖向钢筋采用套筒挤压连接方式，设计了三个一字形截面和一个 T 形截面预制剪力墙试件，对其进行拟静力加载试验。结果表明：剪力墙破坏模式为压弯破坏，钢筋拉压荷载作用通过竖向钢筋对接套筒挤压连接均能有效传递，采用套筒挤压连接的预装剪力墙抗震性能能够满足现行规范设计要求。
【参考文献】

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本文编号：2892504