套筒浆锚连接的预制装配式剪力墙抗震性能研究

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大力发展预制装配式混凝土剪力墙结构,对于满足我国旧城改造工程施工周期短、建筑质量要求高、户型相对单一等要求具有重要意义。有研究表明,竖向钢筋连接及后浇拼缝处理技术是决定预制装配式剪力墙结构整体性和抗震性能的重要环节,而我国目前对此研究较少。因此本文以包头市北梁棚户区改造工程为背景,采用试验分析和数值模拟相结合的方法,深入探讨了竖向钢筋采用直螺纹灌浆套筒连接,改变横向拼缝设置高度对预制剪力墙结构的承载力、变形能力、刚度、耗能能力等方面的影响,并给出了预制剪力墙结构外墙拼缝位置上移的建议。为后期的工程应用提供了理论支持。  本次试验从实际结构中选取具有代表性的墙体模型,制作成3个足尺试件,其中2个预制剪力墙试件,竖向钢筋采用灌浆套筒浆锚连接,试件的后浇拼缝位置分别为与地梁交接处和地梁上方600mm处,1个现浇剪力墙作为对比试件。在与实际工程相同的轴压比条件下对3个试件进行拟静力试验,并对三个试件的破环形态和抗震性能进行了较为全面的对比分析。  试验表明:三个试件的最终破坏模式基本相同,均为压弯破坏。试件破坏后裂缝分布有很大差异:预制剪力墙试件以后浇拼缝处的水平裂缝为主,裂缝较集中,且主裂缝比较明显,现浇剪力墙试件以墙底部多条水平裂缝为主,裂缝分布较均匀。在预制混凝土试件中采用套筒浆锚连接能有效传递钢筋之间的应力,使套筒上下两根钢筋协调变形,协同工作。三个试件的极限承载力和刚度相近,水平力-位移滞回曲线也均比较饱满。但当后浇拼缝上移后,预制剪力墙试件变形能力得到了显著地提升,极限位移角达到1/41,超过现浇试件和后浇拼缝处于底部的预制剪力墙试件,满足大震状态下高层建筑使用要求;在相同的轴压比状态下,拼缝上移后的预制剪力墙试件耗能能力达到现浇剪力墙试件的95%,超过拼缝未上移的预制试件。将预制剪力墙试件的后浇拼缝位置提高,将很大程度上改善墙体的力学性能,值得在实际工程中推广使用。  以实验为基础,本文还采用了有限元软件ABAQUS建立了3个剪力墙试件的有限元模型,并进行了非线性数值分析,对比试验结果和有限元模拟结果进行了对比。用有限元软件计算得到的滞回曲线和骨架曲线曲线与试验结果符合较好,验证了预制剪力墙模型的有效性,为今后的预制剪力墙力学性能研究提供了较有效的分析方法。
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