新型装配式混合结构抗震体系试验及理论分析

发布时间：2019-08-11 20:20

【摘要】：提出了一种新型抗震混合结构体系，其由高强连续复合螺旋箍筋约束柱、钢-混凝土组合梁、不加后浇面层的预制空心板装配整体式楼盖组成。采用本文提出的新型柱-柱、板-板、梁-板连接方式，将专门预制构件厂生产的结构构件运输至工地，进行现场吊装、就位、拼接，形成整体结构，从而既保证结构抗震性能优良性，，又实现了建筑工业化和耗能低碳化。（1）基于国内外现有装配式结构研究成果，结合外包钢加固技术和钢管混凝土的理论，提出了新型钢板箍+栓筋的节点连接方式。新型连接的纵筋在节点部位不连续，弯矩的纵向拉应力由外包钢板箍传递，用横穿栓筋作为外包钢板箍和混凝土构件之间的剪力键。（2）设计、制作了1：2的新型柱连接的受弯性能试验模型，进行了低周单向反复加载试验。试验结果表明，钢板箍+栓筋连接节点方式的装配整体式构件在变形、承载力、裂纹开展情况等方面的性能明显优于纯钢板箍连接节点方式，与现浇构件接近。（3）考虑栓筋和高强灌浆料的参与作用，假定钢板箍与混凝土构件之间没有滑移，建立新型柱连接的受弯计算模型，推导出节点内力新的计算公式，计算结果与试验比较吻合。利用滑移理论对钢板箍长度进行优化，得出钢板箍的长度取纵向钢筋基本锚固长度的0.6倍。（4）进行了8根足尺的钢板箍+栓筋式连接的高强箍筋约束混凝土装配整体式柱和现浇柱的低周反复加载试验，结果表明：装配整体式框架柱，在配筋面积、轴压比等相同的情况下，与整浇柱抗震性能相近，没有明显退化。（5）对装配整体式柱的新型节点的传力机制进行分析，提出内力计算分析模型，建立了节点的屈服和峰值荷载计算式，其计算结果与试验结果对比表明：本文公式是正确合理的。（6）采用三维实体单元，利用ANSYS有限元软件对局部外包钢板箍高强箍筋约束混凝土栓筋式柱-柱连接进行精细化分析，钢板箍的应力与变形、高强箍筋的应力、钢板箍与混凝土柱之间的滑移、柱连接截面的滑移以及整个构件的滞回曲线与试验结果吻合，证明分析模型正确，可用于参数分析。（7）不考虑钢板箍与混凝土柱之间的滑移，采用考虑高强箍筋对混凝土约束作用混凝土本构模型、纤维梁单元，利用ABQAS软件对试件进行滞回的分析，计算结果与试验结果吻合较好，证明用此模型对新型连接的装配整体式高强螺旋箍筋柱进行非线性分析是可行的。（8）基于试验结果，提出新型连接高强螺旋箍筋装配整体式柱的恢复力模型，进行滞回分析，计算结果与试验结果吻合，表明运用此模型可以对新型连接装配整体式柱进行抗震性能分析。（9）提出新型楼盖连接：板端伸出的钢筋做成U型与钢梁的纵筋锚固，将板侧的传递竖向荷载的齿槽改为传递水平力的齿槽形式，并将板侧伸出的胡子筋部分弯折焊接成三角形式，新型楼盖连接增强装配楼盖的面内刚度。（10）对新型板-板连接进行抗剪承载力的试验研究，测试了在剪压状态下的节点承载能力，并与只靠素混凝土粘结抗剪的试件做了比较：齿槽具有很强的抗剪能力；若齿槽中有钢筋承担拉力，齿槽处于压剪状态下，承载能力提高，并具有一定的延性。（11）进行了预应力空心板的竖向加载现场试验，用软件ANSYS模拟分析，结果表明新型连接形式下的楼盖结构具有较高的竖向承载能力和较大的刚度，具有双向板的破坏特征。楼盖侧向加载计算表明其平面内刚度能满足结构计算的刚度无限大的假定，新型装配式楼盖具有替代整体现浇楼板或普通预制板+后浇面层楼盖的可行性和可靠性。（12）结合实际工程进行了不加后浇面层的新型预制楼盖钢板剪力墙三层结构模型和整浇楼盖模型的振动台试验，结果表明：两种模型的动力特性相近，楼盖面内变形比较接近。通过柱脚应变分析和底部层间剪力的分配的计算，两种楼盖对地震作用的传递能力接近。（13）提出用非刚性楼盖的“串并联质点系”的空间动力模型对振动台试验模型进行计算分析，通过楼盖刚度参数变化分析，并与试验结果对比，给出新型楼盖的平面内刚度。
【学位授予单位】：西安建筑科技大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TU398.9;TU352.11

【参考文献】