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近年来,装配式建筑技术在我国发展迅速,在2020年防疫战役中大放异彩,十余天完成了“火神山”、“雷神山”两座医院的建设,使中国质量和中国速度得到全世界的称赞。支撑工程快速高质量建设的是一项项工程建设标准,研究工作者的使命就是完善这些标准,推进我国装配式建筑健康有序发展。我国现行规范《装配式混凝土建筑技术标准》GB/T51231-2016中推荐的装配式叠合剪力墙结构体系,是一种由兼具预制墙板和后浇层混凝土的叠合墙板组成的半预制半现浇结构体系,广泛应用于多层和高层建筑结构中。竖向连接钢筋是为实现上下层叠合墙板共同受力在水平接缝处后浇芯层混凝土中设置的搭接钢筋,与预制墙板内的竖向钢筋通过间接搭接传力机理实现荷载传递。目前我国相关规范对竖向连接钢筋位置未做具体规定,施工过程中竖向钢筋定位还可能受到后浇混凝土浇筑扰动而发生位置偏差,且国内外针对存在新旧混凝土界面的钢筋间接搭接传力性能的研究尚较为缺乏。因此,本文主要针对竖向连接钢筋位置对叠合剪力墙水平接缝传力性能的影响进行了试验研究和有限元分析。论文完成的主要研究工作和取得的成果如下:
(1)按不同竖向连接钢筋位置和不同剪跨比的水平接缝位置,设计制作了11片叠合剪力墙和1片现浇剪力墙试件,进行了水平接缝传力性能试验,得到各试件的破坏形态、承载力、延性、刚度退化、钢筋应变等各项受力性能指标,并结合数字图像相关法采集的试件表面全场应变数据进行对比分析,总结出竖向连接钢筋位置对叠合剪力墙水平接缝传力性能影响的一般规律。
(2)试验研究结果表明,叠合剪力墙试件的初始裂缝随连接钢筋距预制墙板内侧净距减小而更早出现,裂缝数量随剪跨比增大而减少;增大连接钢筋距预制墙板内侧净距,可提高低剪跨比叠合试件的各阶段承载力,降低中高剪跨比叠合试件的承载力;增大连接钢筋距预制墙板内侧净距,可有效提高叠合试件的初始刚度,但对叠合试件的刚度退化速度、延性影响较小。
(3)运用ABAQUS有限元软件,分析了叠合剪力墙水平接缝处钢筋的传力过程和竖向连接钢筋位置的影响规律,计算结果与本次试验结果较为吻合。通过梁式试件和足尺剪力墙试件的有限元计算结果的对比分析,验证了选用梁式试验方法进行叠合剪力墙水平接缝传力性能研究可以较好地实现与足尺剪力墙试验相近的研究目标,并有效减少了试验工作量。此外,本文还建立了带水平接缝的双面叠合剪力墙足尺试件的有限元模型,探究了轴压比、剪跨比、竖向连接钢筋位置等因素对叠合剪力墙水平接缝传力性能的影响,提出了叠合剪力墙水平接缝竖向连接钢筋位置的设计建议。
最后,在总结本次研究成果的基础上,提出有待进一步深入研究的问题。
(1)按不同竖向连接钢筋位置和不同剪跨比的水平接缝位置,设计制作了11片叠合剪力墙和1片现浇剪力墙试件,进行了水平接缝传力性能试验,得到各试件的破坏形态、承载力、延性、刚度退化、钢筋应变等各项受力性能指标,并结合数字图像相关法采集的试件表面全场应变数据进行对比分析,总结出竖向连接钢筋位置对叠合剪力墙水平接缝传力性能影响的一般规律。
(2)试验研究结果表明,叠合剪力墙试件的初始裂缝随连接钢筋距预制墙板内侧净距减小而更早出现,裂缝数量随剪跨比增大而减少;增大连接钢筋距预制墙板内侧净距,可提高低剪跨比叠合试件的各阶段承载力,降低中高剪跨比叠合试件的承载力;增大连接钢筋距预制墙板内侧净距,可有效提高叠合试件的初始刚度,但对叠合试件的刚度退化速度、延性影响较小。
(3)运用ABAQUS有限元软件,分析了叠合剪力墙水平接缝处钢筋的传力过程和竖向连接钢筋位置的影响规律,计算结果与本次试验结果较为吻合。通过梁式试件和足尺剪力墙试件的有限元计算结果的对比分析,验证了选用梁式试验方法进行叠合剪力墙水平接缝传力性能研究可以较好地实现与足尺剪力墙试验相近的研究目标,并有效减少了试验工作量。此外,本文还建立了带水平接缝的双面叠合剪力墙足尺试件的有限元模型,探究了轴压比、剪跨比、竖向连接钢筋位置等因素对叠合剪力墙水平接缝传力性能的影响,提出了叠合剪力墙水平接缝竖向连接钢筋位置的设计建议。
最后,在总结本次研究成果的基础上,提出有待进一步深入研究的问题。