竖向钢筋挤压套筒连接装配式剪力墙抗震性能研究

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装配式剪力墙结构近年来发展迅速,其中合理可靠的钢筋连接技术是保证其抗震性能的一个关键因素。冷挤压套筒连接作为一种钢筋机械连接形式,相比常用的灌浆套筒连接具有施工速度快、质量稳定等优点,但目前国内外研究较少。本文将挤压套筒用于连接装配式剪力墙水平后浇区的竖向钢筋,通过试验结合数值仿真、理论分析的方法研究其抗震性能,为挤压套筒连接装配式剪力墙的工程应用推广提供依据。主要工作如下:(1)完成了无外包混凝土的约100个原状冷挤压套筒接头和12个震损后套筒接头的拉伸试验。研究变量包括钢筋直径、挤压痕形状、挤压力值、加载制度、连接钢筋的横向夹角。结果表明:采用一次挤压一道的压痕形状时,在足够的挤压力值下,该冷挤压套筒连接满足Ⅰ级接头的力学性能要求,可作为装配式剪力墙竖向钢筋的可靠连接;且在经历罕遇地震作用(大震)后仍能满足Ⅰ级接头的强度要求。(2)完成了5片缩尺比例为1:2、高宽比为1.18、轴压比为0.3的竖向钢筋挤压套筒连接装配式剪力墙试件和1片整体现浇对照试件的拟静力试验。研究变量包括预制方法(现浇或预制)、边缘构件纵向钢筋率、墙身竖向分布筋连接方式(梅花形套筒连接或直接搭接)。试验结果表明:大部分试件均发生弯曲控制的斜压破坏,且极限位移角满足大震弹塑性层间位移角的限值;预制剪力墙的水平承载力与整体现浇墙相当,但耗能能力略低于整体现浇墙,采用后浇边缘构件能延缓强度退化;提高边缘构件纵筋率可在一定程度上提高水平承载力,能抑制峰值前刚度退化,但可能加快峰值后承载力下降。(3)采用ABAQUS建立并验证了精细化有限元模型,在此基础上分析了高宽比、轴压比、后浇区混凝土强度、腹板水平筋率、边缘构件与腹板厚度比对抗震性能的影响。分析表明:增大高宽比或减小轴压比,对水平抗侧承载力有不利影响,但可减缓峰值点后承载力下降速度,改善变形能力,提高延性。并给出了后浇区混凝土强度、腹板水平筋率、边缘构件与腹板厚度比的建议取值范围。(4)从正截面抗弯承载力、斜截面抗剪承载力两方面验算了6个试件的水平抗侧承载力。建议可按正截面抗弯承载力公式计算弯曲破坏控制的正向水平抗侧承载力;计算抗剪承载力时应考虑水平钢筋、翼缘部分纵向钢筋的贡献。
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