竖向地震下叠合板式剪力墙—楼板节点抗震性能分析

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叠合构件作为装配式构件的一种应用广泛,其中部分高层建筑的阳台或者其他悬挑结构,采用叠合楼板的形式,因此需考虑其受竖向地震的影响。为使叠合构件等受力性能、整体性等方面达到甚至超过现浇构件的效果,往往对装配式建筑的薄弱点进行研究,尤其是在装配式建筑的连接节点处研究。目前还未有人研究悬挑结构采用叠合楼板的形式在受到竖向地震作用时,对节点的影响。本文设计了1片叠合板式剪力墙-叠合楼板节点试件,编号为S-1,并在楼板端部进行低周往复加载试验,模拟楼板受到竖向地震的作用,从而分析叠合板式剪力墙-叠合楼板节点试件的抗震性能。并根据试验的结果进行了有限元模拟及优化,主要研究工作及成果如下:1)设计并制作叠合板式剪力墙-叠合楼板节点试件,并进行楼板端部低周往复加载试验,通过得出的试验参数分析了叠合板式剪力墙-叠合楼板节点试件的抗震性能。从试验结果得出,裂缝集中在叠合楼板上,且楼板底部混凝土被压碎。试件剪力墙背面未出现裂缝且剪力墙与楼板节点部位几乎未发生破坏,表明叠合楼板在受到竖向地震影响时,不会对楼板与剪力墙的节点处造成破坏,符合结构设计中强节点弱构件的规定。2)由叠合板式剪力墙-叠合楼板节点试件滞回曲线得出,滞回曲线呈现承载力不对称现象,正推阶段的最大承载力小于反拉阶段的最大承载力。造成其差距较大主要原因是由于预制板中纵向受力钢筋采用弯起的方式弯出预制板,进入现浇层再锚固,因此造成楼板中预制板与剪力墙之间没有钢筋直接连接,从而在预制板面受拉时试件承载力小于现浇面受拉时的承载力。综上可知,在实际中应避免叠合楼板中采取该种弯起的连接方式,本文给出了相应的优化方法。3)根据试验试件滞回曲线计算出试件的刚度退化曲线,在试件全程加载中,刚度退化曲线未发生明显的突变,表明随着加载,试件刚度退化较为均匀,并且在加载后期S-1试件仍旧保持一定的刚度,曲线表明对于S-1试件楼板部分的现浇混凝土部分与预制板能够协同受力,且具有良好的整体性与变形能力。由能量耗散系数和延性系数可知,S-1试件具有一定的耗能能力,可以吸收一定的地震能量,有较好的非弹性变形能力。4)通过ABAQUS有限元软件对试验试件进行数值模拟,数值模型编号为SW-1,将试验试件的相关数据与数值模拟分析结果得出的模型损伤云图、滞回曲线以及骨架曲线进行对比分析,结果发现有限元模拟分析方法较为可靠,可为后续试验研究提供参考基础。5)利用有限元软件ABAQUS从板厚,预制板与剪力墙之间连接钢筋的连接方式对试件结构进行优化设计,模拟了4个试件的低周往复荷载作用。4个试件均能有效提高试件在正推时的承载力,解决试验中正推承载力较小的缺点,使叠合楼板在实际中的抗震承载力提高。但改变预制板纵向受力钢筋与剪力墙的连接形式,和改变板厚的试件相比,其滞回环面积更大,滞回曲线表现出对称性,从模拟的极限承载力、耗能能力上均有所提高,综上考虑叠合楼板作为考虑竖向地震作用下的建筑构件,可采用预制板纵向受力钢筋直接伸出的形式与剪力墙连接。虽然通过ABAQUS有限元软件对试验试件进行了相关优化设计并进行模拟分析,但后期仍需大量试验验证该优化是否合理。
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