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随着中国城市化进程不断推进,国家出台了许多政策大力支持建筑工业化,装配式建筑作为其重要组成部分,迎来了全面发展期。目前,装配式建筑已经开始在中、高层建筑得到广泛应用,低层和多层建筑也将产生对装配式结构的巨大市场需求。因此,研发一种适用于低层和多层建筑、施工简单、成本较低及安全可靠的新型装配式结构极具应用前景,针对此本文提出了采用螺栓连接的装配式混凝土框式墙结构(Frame Wall Precast Concrete Structure),简称FPC结构,并对其抗侧承载力进行了试验研究和有限元分析,主要研究工作及成果如下:
(1)设计了三组均由左右2片900mm规格FPC框式墙和中间1片1200mm规格FPC框式墙组成、框内条件不同的FPC框式墙体足尺试件(框内砌筑蒸压加气混凝土砌块的FPC-W、框内安装钢斜撑的FPC-B和框内放空的对照组FPC-N),并分别对其进行水平低周往复加载试验,分析对比了三组墙体的破坏特征、承载力、刚度退化、变形能力、耗能能力及混凝土应变等。分析结果表明,FPC-W、FPC-B和FPC-N的抗侧承载力分别为128.6kN、83.8kN、16.8kN,证明在框内砌筑蒸压加气混凝土砌块对承载力的提升作用要大于安装钢斜撑;三组试件屈服刚度均为其初始刚度的25%左右,即屈服前刚度退化达到了75%;FPC-W的弹性阶段最长,承载力也最大,但其弹塑性阶段较短,耗能能力不如FPC-B;综合来看,FPC-B在承载力、变形能力和耗能能力等各方面较为均衡。
(2)提出了两种FPC框式墙体的有限元建模方法,依据试验数据建立3组实体模型和1组壳体模型进行模拟分析,通过模拟结果与试验结果的对比,验证了模型的合理性。之后,进行了模型参数变化分析,研究轴压比、墙体竖向钢筋直径、FPC框式墙板数量对FPC框式墙体承载力的影响。结果表明,轴压比和FPC框式墙板数量对框式墙承载力影响较大,墙体竖向钢筋直径对其影响较小。
(3)通过FPC结构样板房工程案例介绍了其施工工艺和流程,再结合本文试验和有限元模拟结果分析了FPC结构的优势和不足,并提出了改进措施。
通过上述试验研究和有限元分析,本文得到了FPC框式墙体的承载力指标、刚度退化规律、变形能力、耗能能力、混凝土应变、破坏特征以及各因素对墙体的影响,为FPC结构进一步的开发完善和工程应用提供了试验依据和理论指导。
(1)设计了三组均由左右2片900mm规格FPC框式墙和中间1片1200mm规格FPC框式墙组成、框内条件不同的FPC框式墙体足尺试件(框内砌筑蒸压加气混凝土砌块的FPC-W、框内安装钢斜撑的FPC-B和框内放空的对照组FPC-N),并分别对其进行水平低周往复加载试验,分析对比了三组墙体的破坏特征、承载力、刚度退化、变形能力、耗能能力及混凝土应变等。分析结果表明,FPC-W、FPC-B和FPC-N的抗侧承载力分别为128.6kN、83.8kN、16.8kN,证明在框内砌筑蒸压加气混凝土砌块对承载力的提升作用要大于安装钢斜撑;三组试件屈服刚度均为其初始刚度的25%左右,即屈服前刚度退化达到了75%;FPC-W的弹性阶段最长,承载力也最大,但其弹塑性阶段较短,耗能能力不如FPC-B;综合来看,FPC-B在承载力、变形能力和耗能能力等各方面较为均衡。
(2)提出了两种FPC框式墙体的有限元建模方法,依据试验数据建立3组实体模型和1组壳体模型进行模拟分析,通过模拟结果与试验结果的对比,验证了模型的合理性。之后,进行了模型参数变化分析,研究轴压比、墙体竖向钢筋直径、FPC框式墙板数量对FPC框式墙体承载力的影响。结果表明,轴压比和FPC框式墙板数量对框式墙承载力影响较大,墙体竖向钢筋直径对其影响较小。
(3)通过FPC结构样板房工程案例介绍了其施工工艺和流程,再结合本文试验和有限元模拟结果分析了FPC结构的优势和不足,并提出了改进措施。
通过上述试验研究和有限元分析,本文得到了FPC框式墙体的承载力指标、刚度退化规律、变形能力、耗能能力、混凝土应变、破坏特征以及各因素对墙体的影响,为FPC结构进一步的开发完善和工程应用提供了试验依据和理论指导。