【摘 要】
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装配式剪力墙结构是装配式建筑重要的结构形式之一,预制剪力墙墙片间的竖向连接是保证结构整体性和抗震性能的关键。目前,在装配式混凝土结构中钢筋约束浆锚连接和波纹管浆锚连接技术以其施工便捷、经济安全等优点被广泛采用。随着浆锚连接技术在工程中的实践应用,还存在着钢筋搭接长度过长、构件在制作过程中浆锚成孔缺陷等实际问题,这些问题亟待研究和解决。因此,预埋波纹管成孔、螺旋箍筋约束(Corrugated Pip
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装配式剪力墙结构是装配式建筑重要的结构形式之一,预制剪力墙墙片间的竖向连接是保证结构整体性和抗震性能的关键。目前,在装配式混凝土结构中钢筋约束浆锚连接和波纹管浆锚连接技术以其施工便捷、经济安全等优点被广泛采用。随着浆锚连接技术在工程中的实践应用,还存在着钢筋搭接长度过长、构件在制作过程中浆锚成孔缺陷等实际问题,这些问题亟待研究和解决。因此,预埋波纹管成孔、螺旋箍筋约束(Corrugated Pipe Spiral Stirrup,以下简称“CPSS”)的改进型浆锚连接方式应运而生,为保证该种连接形式在地震作用下的可靠性,课题组对CPSS浆锚连接预制剪力墙的抗震性能进行重点研究。同时,在CPSS浆锚连接方式研究结果的基础上,提出一种简化CPSS浆锚连接方式,非边缘构件4(?)12钢筋替换为1(?)25,来减少连接钢筋数量,解决预制剪力墙配筋复杂、施工难度大等实际工程问题。本文对抽芯成孔约束浆锚连接、CPSS浆锚连接和简化CPSS浆锚连接形式的16片预制剪力墙抗震性能进行了系统地试验研究、数值模拟和理论分析,主要研究内容及成果如下:(1)通过4片约束浆锚连接和8片CPSS浆锚连接预制剪力墙试件进行了低周往复荷载下的拟静力试验,考察轴压比、钢筋搭接长度和浆锚成孔方式对墙体力学性能的影响规律,揭示了 CPSS浆锚连接预制剪力墙的破坏形态与工作机理;提出了 CPSS浆锚连接方式下搭接长度的建议取值。在CPSS浆锚连接的基础上,提出了一种简化CPSS浆锚连接形式,并对4片足尺墙体进行了拟静力试验。研究结果表明:简化CPSS浆锚连接预制剪力墙表现出与CPSS墙体试件相似的破坏形态。(2)采用ABAQUS有限元软件对CPSS浆锚连接预制剪力墙的滞回性能进行了数值模拟,模拟结果与试验结果吻合良好,验证了该数值模型的准确性。在此基础上,以轴压比、搭接长度、钢筋代换面积和灌浆料强度为变量进行扩展分析。分析结果表明:与钢筋直锚连接的剪力墙试件对比得出,搭接长度0.9la的CPSS试件与直锚连接的剪力墙试件延性相近。当搭接长度从0.7la增至1.6la时,CPSS预制剪力墙的承载力有所提高,但CPSS预制剪力墙的延性和耗能逐渐降低。当简化连接的钢筋直径为28mm,即钢筋截面面积相当于被替代筋4根(?)12mm面积的1.36倍时,有限元分析得到简化CPSS浆锚连接预制剪力墙与CPSS墙体连接性能相当。增大灌浆料强度未对CPSS浆锚连接和简化CPSS浆锚连接预制剪力墙的力学性能产生明显影响,为强度60MPa的灌浆料在约束浆锚连接应用的提供了试验依据。(3)结合试验数据和有限元参数化分析结果,分析和对比了国外规范对混凝土结构承载力的计算方法,推导出适用于CPSS预制剪力墙正截面、斜截面和水平接缝抗剪承载力计算表达式。基于USFM理论计算模型,计算分析了 CPSS预制混凝土剪力墙在压-弯-剪耦合作用下的抗剪承载力。(4)通过分析连接钢筋搭接长度对CPSS连接预制剪力墙承载力的影响规律,提出了 CPSS连接钢筋搭接长度计算的建议公式;结合试验研究和有限元分析结果,提出了以粗代细的钢筋面积代换系数,建立了简化CPSS连接钢筋面积替代的设计方法,并给出构造要求。
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