浆锚连接集束配筋装配式混凝土柱抗震性能研究

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21世纪以来,随着工业化进程的加快,装配式建筑以其设计标准化、生产工业化、现场施工装配化的特点,逐渐成为建筑行业发展的热点。2016年9月国务院颁布《关于大力发展装配式建筑的指导意见》,将未来十年内新建建筑的装配式建筑目标比例定为30%,鼓励有条件的地区大胆开展装配式建筑的应用研究。此后,全国各地陆续发布指导性文件,并在政策上给与支持和鼓励。装配式混凝土框架结构是常用的结构体系,其中柱作为框架结构的竖向受力构件,承载着结构的所有竖向荷载和由水平力引起的附加荷载,是最重要的抗震防线之一,其抗震性能直接影响到整个结构的安全性。因此,在装配式建筑发展的新时期,开展装配式混凝土柱构件抗震性能研究具有十分重要的理论意义和工程应用价值。本文在国家“十三五”重点研发计划课题“预制混凝土构件高效配筋及性能化设计理论”(2016YFC0701402)资助下,采用试验研究、数值模拟和理论分析相结合的方法,对浆锚连接集束配筋装配式混凝土柱抗震性能进行了系统研究,主要工作及成果如下:(1)考虑轴压比、搭接长度和搭接间距的影响,设计制作了7根集束配筋装配式混凝土柱和3根现浇柱试件,通过低周往复加载试验,考察试件的破坏过程和破坏形态,测取荷载-位移滞回曲线。结果表明:所有试件均表现出典型的弯曲破坏特征,都历经了初始裂缝形成、裂缝开展、竖向裂缝、柱脚混凝土被压碎破坏等过程,属延性破坏,且在试验过程中,装配式柱连接区域只在最初出现裂缝,在后期加载过程中,均保持完好,未发生破坏。(2)在试验研究的基础上,通过分析骨架曲线、延性、耗能等抗震性能指标,并采用有限元分析软件ABAQUS对集束配筋装配式混凝土柱抗震性能进行影响因素的拓展分析,结果表明:采用集束配筋形式,装配式混凝土柱试件与整浇柱试件具有相当的抗震性能;在30d(d为纵筋直径)范围内增加搭接长度,可以提高抗震性能指标,而继续增加搭接长度对抗震性能影响微弱;不同搭接钢筋间距对各项抗震性能指标影响不大。(3)基于试验研究和有限元分析结果,参照现浇混凝土柱抗震受弯承载力计算方法,建立了集束配筋装配式混凝土柱抗震受弯承载力计算公式,可供工程设计参考。(4)基于实测的滞回曲线,通过拟合骨架曲线公式和加卸载刚度经验公式,提出了集束配筋装配式混凝土柱的三线型恢复力模型,可供相关理论研究参考。
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