采用圆钢管混凝土连接件的预制剪力墙抗震性能研究

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随着建筑工业化和住宅产业化的发展,装配式剪力墙结构成为未来建筑业的必然趋势。关于装配式剪力墙的连接方法,目前国内外已有大量研究。但大多数成熟的连接方法均为湿式连接,无法彻底去除施工现场的湿作业。我国国土面积大,大部分北方地区春冬季节气温均低于零摄氏度,无法浇筑混凝土,这对我国的装配式结构发展起到严重阻碍。若是可以采用完全干式的装配式连接方法,去除现场的湿作业,将会从根本上解决气温因素对施工的影响,促进我国住宅产业化的发展。本文正是在这样的情况下,提出一种全新的连接方案,即使用圆钢管混凝土连接件,通过钢筋套丝技术,将上、下剪力墙结构通过螺栓连接起来。本连接方式首次将钢管混凝土这种优良结构应用到装配式剪力墙连接中。为验证所提连接方式的可行性和可靠性,对采用该连接方式的预制装配式混凝土剪力墙进行了拟静力试验和有限元模拟分析,主要研究内容如下:(1)设计制作做了4个足尺剪力墙试件,并对其进行了拟静力试验研究。试验结果表明:采用本文所提干连接方式的装配式混凝土剪力墙的破坏模式不会像现浇剪力墙一样,塑性铰区混凝土被压碎、纵筋被拉断,而是转变为连接件的变形。但由于钢管混凝土本身优良的结构性能,因此变形并不明显,仅是上、下钢板发生翘曲;各预制剪力墙的耗能能力、早期刚度方面和现浇剪力墙比较接近,且比现浇剪力墙的水平承载力更高,残余变形更小,位移延性更好;(2)在试验研究的基础上,基于ABAQUS有限元软件实现了采用所提干连接方式的装配式混凝土剪力墙的精细化三维有限元模型,模型计算结果与本文拟静力试验结果整体吻合较好,验证了本文有限元建模和分析方法的正确性和精确性;在此基础上,对装配式剪力墙进行了参数影响分析。改变边缘构件纵筋直径对结构试验前期性能几乎没有影响,对后期的影响也非常小,仅有20k N左右的水平承载力变化;但改变试验轴压比对试件的水平承载力影响非常大,在80k N左右;增加钢管混凝土套箍系数对试验结果的影响不大,但降低套箍系数对试验结果的影响却非常明显,说明本文采用的钢管壁厚已经充分发挥作用,不宜再增大钢管壁厚。
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