【摘 要】
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近年来,钢管束组合剪力墙结构体系被提出并逐渐在工程实际中获得应用,该结构体系具有良好的承载能力、抗震性能及耐火能力。墙-梁连接节点是钢梁和剪力墙连接的关键部位。因此,本文基于现有的钢管束组合剪力墙结构墙-梁连接节点存在的不足,提出一种新型钢管束组合剪力墙结构锚固装配式墙-梁连接节点,可以实现装配化施工,同时可以避免焊缝对节点抗震性能带来的不利影响。此类节点的提出对工程实践具有重要的参考价值。本文首
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近年来,钢管束组合剪力墙结构体系被提出并逐渐在工程实际中获得应用,该结构体系具有良好的承载能力、抗震性能及耐火能力。墙-梁连接节点是钢梁和剪力墙连接的关键部位。因此,本文基于现有的钢管束组合剪力墙结构墙-梁连接节点存在的不足,提出一种新型钢管束组合剪力墙结构锚固装配式墙-梁连接节点,可以实现装配化施工,同时可以避免焊缝对节点抗震性能带来的不利影响。此类节点的提出对工程实践具有重要的参考价值。本文首先通过预埋件拉拔试验及数值模拟分析影响预埋件的力学性能关键因素,然后通过ABAQUS研究了端板厚度、锚固长度、混凝土强度等级、轴压比以及预埋件有无挡板等5个关键参数对装配锚固式墙-梁节点的抗震性能的影响,最后通过拟静力试验和数值模拟对节点性能进行了研究,确定了节点的破坏模式、滞回性能、耗能能力及刚度退化。具体如下:（1）针对节点锚固预埋件拉拔试验,研究了两类预埋件在不同剪力墙中的锚固承载力。试验表明:试件的破坏现象主要为混凝土剥落、钢管壁鼓曲、预埋件拔出。预埋件T型钢与混凝土的粘结强度大致分布在分别为0.45～0.67N/mm2。带挡板预埋件锚固钢管束组合剪力墙中具有最大极限承载力,不带挡板预埋件锚固在钢板组合剪力墙中具有最小极限承载力,数值分别为1405k N和740k N。设置挡板预埋件的锚固承载力是不设置挡板预埋件的1.5倍左右。相较于钢板混凝土组合剪力墙,钢管束组合剪力墙结构中的钢管束腹板可以使预埋件锚固承载力提升27%～35.8%,延性提升55%～110%。此外,通过数值模拟与试验结果进行了对比,验证了预埋件锚固机制建模的正确性。（2）采用软件ABAQUS对钢管束组合剪力墙结构装配式墙-梁连接节点进行抗震性能研究,同时分析端板厚度、锚固长度、轴压比、混凝土强度以及预埋件有无挡板等5种关键参数对该类节点的抗震性能的影响规律。结果表明:（1）节点的承载力主要由梁端塑性铰控制,实际应用时为保证预埋件具有良好的锚固承载力,应满足预埋件锚固长度大于700mm、栓钉个数大于12个等构造要求从而使得预埋件的极限弯矩大于梁端塑性弯矩,否则,节点会发生预埋件锚固破坏。（2）在钢管束组合剪力墙结构装配式墙-梁节点中,梁端荷载主要通过预埋件在混凝土中的锚固作用传递给剪力墙。（3）端板厚度对节点的滞回曲线、延性影响甚小,建议端板厚度取值范围为22～25mm。锚固长度对节点的抗震性能影响较大,随预埋件锚固长度增加,节点承载能力、延性和耗能等抗震性能增强。但锚固长度增加到700mm时,节点抗震性能不再有明显改变,建议锚固长度取值为700mm左右。节点的滞回性能、延性以及耗能能力不会随着混凝土强度等级改变而产生较大影响,建议混凝土强度等级选取C40。轴压比对节点承载力影响较小,但轴压比过大会使预埋件T型钢腹板下侧的混凝土提前达到抗压强度,建议轴压比取0.3～0.5。预埋件设置挡板后,节点承载力、延性及耗能能力均有所提高,同时,可以有效减小预埋件的锚固长度节省了钢材用量,具有一定的经济性。（3）设计了4个足尺墙-梁节点试件并进行了拟静力加载试验,研究了节点的破坏模式、滞回性能、骨架曲线、耗能能力及刚度退化等抗震性能指标,同时进行了节点试件的数值模拟分析。结果表明:（1）试件J-01、J-04的破坏模式均为梁端产生塑性铰,试件J-02的破坏模式为预埋件拔出,此时下翼缘已经屈服。试件J-03的破坏模式为预埋件拔出。（2）试件J-01、J-02及J-04滞回曲线均呈现“梭形”具有良好的耗能能力。试件J-03的滞回曲线呈现“S形”与其他试件相比耗能能力较差。（3）试件J-01、J-02以及J-04的承载力大致相同且均大于试件J-03,但试件J-01和J-04可实现梁端塑性铰破坏,节点形式合理,而节点J-03为脆性破坏,不推荐使用。（4）设置挡板的预埋件墙-梁节点能量耗散系数在2.01～2.451之间,等效粘滞阻尼系数在0.32～0.391之间,其耗能能力高于不设置挡板预埋件墙-梁节点。此外,预埋件末端设置挡板、端板与钢管壁围焊以及增加预埋件的锚固长度均可增加节点刚度。（5）进行了试验节点的数值模拟分析,交叉验证了试验结果和有限元计算结果的可靠性。
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