漿錨連接裝配式剪力墻結構抗震性能評價.pdf

1、漿錨連接裝配式剪力墻是我國建筑工業(yè)化進程中的重要結構形式，具有性能可靠、標準化程度高、施工速度快和技術經(jīng)濟效益好的優(yōu)點。但是其裝配式拼縫的受力復雜以及抗震設計方法和標準的缺少，限制了漿錨連接裝配式剪力墻的推廣應用?；诖爽F(xiàn)狀，以更好的推廣裝配式剪力墻結構在我國應用和推進我國的建筑工業(yè)化進程的發(fā)展為目的。本文采用理論分析、數(shù)值模擬和試驗研究相結合的方法，選取在我國具有比較廣泛應用前景的漿錨連接裝配式剪力墻，以漿錨連接裝配式拼縫的內(nèi)力組成和

2、構造特點為依據(jù)，研究了改進型金屬波紋管成孔鋼筋漿錨連接件的受力特點、拼縫的力學性能及承載力設計方法，并對實體拼縫和分層殼單元的整體結構數(shù)值模擬方法和抗震性能評價方法開展了較為系統(tǒng)的研究，之后根據(jù)現(xiàn)行國家標準和論文的研究結果，對漿錨連接裝配式剪力墻結構的抗震設計方法進行了探討。本文對漿錨連接裝配式剪力墻的抗震設計提出了一定的建議，對漿錨連接裝配式剪力墻拼縫技術的發(fā)展以及漿錨連接裝配式剪力墻結構在我國的推廣應用起到了一定的推進作用。本文取得

3、的主要成果包括:
　　第一，根據(jù)漿錨鋼套筒連接的傳力機理，采用數(shù)值模擬方法分析了改進型金屬波紋管成孔鋼筋漿錨連接件的受力機理，通過連接件的內(nèi)力分布可知:改進型金屬波紋管成孔鋼筋漿錨連接件通過設置較強的墻體約束箍筋和較長的鋼筋搭接長度，在無特殊加工要求的情況下實現(xiàn)了縱向鋼筋在漿錨區(qū)段的有效連接，該種連接形式在經(jīng)濟造價方面更為優(yōu)越。
　　第二，提出了包含鋼筋銷鍵剪切力、鋼筋軸向拉壓力、混凝土壓力和界面摩擦力四組主要內(nèi)力的漿錨連接

4、裝配式拼縫承載力計算模型。根據(jù)鋼筋銷鍵剪切應力的數(shù)值模擬，得到了鋼筋銷鍵剪切應力在拉壓不同狀態(tài)下的力學特點，之后將拉壓不同狀態(tài)下的縱向連接鋼筋銷鍵剪切應力分布簡化為銷鍵剪切力均勻分布，并在此基礎上提出了改進型金屬波紋管成孔鋼筋漿錨連接裝配式剪力墻的壓彎承載力計算方法。計算結果的對比分析表明，該壓彎承載力計算方法較為可靠。此外，還給出了拼縫的抗剪承載力計算公式。
　　第三，通過改進型金屬波紋管成孔鋼筋漿錨裝配式剪力墻空間結構模型的試

5、驗研究，確定了裝配式剪力墻結構的破壞機理、內(nèi)力分布規(guī)律以及屈服荷載、極限荷載、屈服位移、極限位移等關鍵力學性能參數(shù)。并確定了拼縫界面相對滑移對裝配式剪力墻力學性能的影響規(guī)律。研究結果表明:1.空間結構模型在低周反復荷載作用下，連梁兩端率先出現(xiàn)塑性鉸，剪力墻構件出現(xiàn)彎剪裂縫，并最終在拼縫截面發(fā)生受彎破壞，但連梁的力學性能偏弱。2.空間結構模型的承載力較高、延性較低，但總體抗震耗能性能良好。3.拼縫界面的相對滑移對拼縫力學性能起到明顯的削弱

6、作用，過大的相對滑移會造成拼縫的過早屈服和拼縫界面的集中開裂，對墻肢滯回耗能性能產(chǎn)生不利影響。
　　第四，根據(jù)前期研究得到的空間結構模型內(nèi)力分布特點和破壞機理，對裝配式拼縫的有限元數(shù)值模擬方法進行了研究，并提出了裝配式拼縫的接觸單元數(shù)值模擬方法，實現(xiàn)了裝配式剪力墻構件真實試驗加載狀況的有限元數(shù)值模擬。之后通過數(shù)值模擬對空間結構模型的內(nèi)力分布和混凝土損傷規(guī)律進行了研究，進一步揭示了空間結構模型的內(nèi)力分布特點和破壞規(guī)律，為試驗提供了較

7、為可靠的補充計算結果。其中，數(shù)值模擬得到的混凝土壓縮損傷因子和混凝土拉伸損傷因子對空間結構模型破壞形態(tài)和裂縫開展形態(tài)的預測與試驗實測結果符合較好，并且拼縫縱向連接鋼筋在座漿層位置的應力集中分布為分層殼單元的整體結構有限元模型中拼縫的處理方法提供了參考。
　　第五，根據(jù)有限元軟件的數(shù)據(jù)結構和整體結構有限元建模中樓層較多且工作量大的現(xiàn)狀，提出了標準層組裝快速建模方法。之后結合裝配式拼縫承載力計算模型及裝配式拼縫的接觸單元數(shù)值模擬方法，

8、并通過對江蘇省某裝配式剪力墻高層住宅結構進行模態(tài)分析、Pushover分析和動力時程分析的數(shù)值模擬，驗證了標準層組裝快速建模方法得到的整體結構有限元模型的計算可靠性。
　　第六，對采用分層殼單元的整體結構有限元模型中漿錨連接裝配式拼縫的數(shù)值模擬方法進行了研究，提出了通過在整體結構模型中設置縱向連接鋼筋強度折減層的方法，實現(xiàn)裝配式拼縫的不利影響規(guī)律在整體結構有限元數(shù)值模擬中的體現(xiàn)。后續(xù)計算結果證明該方法在滿足計算效率和計算穩(wěn)定性的前

9、提下能夠體現(xiàn)裝配式拼縫對整體結構力學性能的削弱作用。
　　第七，采用能力譜法和滯回耗能法對試點工程全裝配式剪力墻高層住宅結構進行了抗震性能評價，實現(xiàn)了考慮裝配式拼縫不利影響下，將現(xiàn)有抗震性能評價方法在裝配式建筑結構中的應用，抗震性能評價結果表明該試點工程結構的抗震性能滿足要求。同時，所采用的抗震性能參數(shù)計算方法和數(shù)值模擬方法能夠為今后裝配式結構的抗震性能評價提供了重要參考。
　　最后，結合現(xiàn)行國家標準，對漿錨連接裝配式剪力墻