螺栓连接低多层全装配式混凝土结构等厚墙板抗震性能研究

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从2008年起,随着国家及各地绿色建筑相关政策的密集出台,我国掀起了装配式建筑的建设热潮。长期以来,装配式建筑的抗震性能是工程界关注的热点问题。基于对国外成熟技术的本土化研究,本文提出了一种适用于5层及5层以下的螺栓连接装配式混凝土墙板体系,这种体系最大的优点是全预制、全装配、可拆卸。通过拟静力试验和有限元分析技术,本文针对上述体系中的4组单块螺栓连接等厚墙板抗震性能进行了研究,并对混凝土强度等级、暗柱纵筋配筋率、高强螺栓的数量和直径等参数对墙板破坏模式和抗震性能的影响进行了分析。主要工作内容及研究结论如下:(1)介绍一种适用于我国抗震设防烈度8度及以下地区、层数为5层及以下建筑的全装配式螺栓连接混凝土墙板结构体系,并对其中墙板、楼板、墙柱、卧梁等构件以及其连接节点的标准化设计进行介绍。(2)对4组单块螺栓连接的等厚墙板进行了拟静力试验,试验结果表明:轴压比为0时,墙身裂缝主要为水平受拉裂缝,轴压比不为0时,墙身裂缝主要为弯剪斜裂缝;螺栓和等厚板底部两侧角部区域是影响单块墙板破坏模式的关键因素,当轴压比不为0,且螺栓强度较高时,墙板底部角部区域发生局部受压破坏,当轴压比为0,且螺栓强度较低时,试件发生螺栓受拉破坏;对于采用相同高强螺栓连接的试件,轴压比对破坏模式影响不大;本试验轴压比为0~0.053,在该范围内,随着轴压比提高,试件的水平承载能力也稍有提高;轴压比为0时,试件的滞回曲线呈反“Z”形,轴压比不为0时,试件的滞回曲线呈反“S”形;随着轴压比增大,滞回曲线所包围的面积增大,耗能能力增强;试件的位移延性系数约在2~2.5之间。(3)采用ABAQUS建立试件有限元模型。针对试件的破坏模式和荷载-位移角曲线,将有限元计算结果与试验结果进行对比分析,有限元模拟的试件最终破坏模式与试验结果相同,初始刚度和峰值荷载的相对误差最大在9%左右,两者结果非常接近,验证了有限元模型的可靠性。(4)基于有限元计算,研究了混凝土强度等级、暗柱纵筋配筋率、高强螺栓的数量和直径等参数对单块螺栓连接等厚墙板的破坏模式和承载力的影响,结果表明:在本文参数变化范围内,4组构件的破坏模式均未发生改变,仍为墙板底部角区的局部受压破坏,随着混凝土强度的提高,试件的承载能力有所提高;随着暗柱纵筋配筋率的减小,墙身的破坏范围增大,承载能力下降不明显;分别增加螺栓数量和直径,墙身破坏范围增大,试件承载能力提高。
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