不同竖向钢筋连接的预制钢筋混凝土剪力墙抗震性能试验研究

摘要

住宅产业化是我国住宅建设的发展方向，因为现浇结构施工方式不但会造成资源的大量浪费和环境的污染，同时还因为太依赖工人的个人劳动而使得建筑质量参差不齐。装配式结构可以让构件在工厂预先制作再到现场组装施工，这样可以发挥工业化优势，保证建筑质量。但是针对预制剪力墙节点的研究国内起步较晚，相关技术还主要是从国外引进然后在国内做一定的验证性试验；另一方面，针对重庆市这样低烈度区能够通过哪些有效措施来简化施工过程同时又能满足抗震需求的研究也很少。因此为了让相关技术在重庆市的应用有数据依据，为了检验预制剪力墙构件的节点创新性施工方式的合理性，针对预制构件不同竖向钢筋连接方式的剪力墙抗震试验研究就显得十分有必要。
　　本文通过对五片足尺墙体进行抗震试验来研究在水平接缝处不同竖向钢筋连接方式的预制钢筋混凝土剪力墙的性能差异，其中包括一片现浇剪力墙、一片预留孔洞搭接浆锚连接剪力墙、一片套筒浆锚连接剪力墙和两片为简化施工工艺而提出的混合连接剪力墙。在试验过程中让试件承受恒定轴压力下的弯矩剪力往复荷载，来评价其延性、耗能、刚度退化等参数；然后通过有限元分析评价采用预留孔洞搭接浆锚连接形式的预制剪力墙和现浇剪力墙应力的差别；再通过分析和试验现象总结套筒浆锚连接和预留孔洞搭接浆锚连接两种连接方式各自的优势与不足，总结灌浆料弹性模量的变化对预留孔洞搭接浆锚连接方式各部分的影响规律并提出改善方法。
　　通过拟静力试验结果可以得出以下结论：预留孔洞搭接浆锚连接可以有效的传递竖向钢筋的应力，让试件在前期表现出比现浇墙更好的耗能性能；预制剪力墙分布钢筋采用单排连接或部分连接可以简化节点施工过程，更有效体现产业化特点，同时它们能在两端暗柱钢筋失效的情况下为后期提供持续承载能力，防止裂缝进一步开展，是值得进一步去验证并推广的连接方式。
　　通过试件的有限元分析可以得出以下结论：预留孔洞搭接浆锚连接的试件在轴压力和弯剪受力的时候，都表现出和现浇试件差别较大的应力分布模式，因此建议采取措施减小此差别，否则应当限制此类连接方式在高轴压比和高烈度区的应用；螺旋箍筋在预留孔洞搭接浆锚连接试件中可以有效防止劈裂破坏，约束墙脚混凝土，并且其发挥的作用在两端大于中间部分。
　　通过套筒浆锚连接和搭接浆锚连接的性能分析可以得出以下结论：套筒浆锚连接传力更直接、构造施工更简便，但是其对施工工艺要求更高，螺纹质量和灌浆密实度对其影响很大；搭接浆锚连接可以有效传力，此连接的试件在低轴压比的抗弯性能可以达到等同现浇试件的性能，但是其传力机理复杂，还需要进一步研究；预留孔洞搭接浆锚连接试件的应力分布和灌浆料弹性模量有着直接的关系，灌浆料弹性模量和混凝土越接近，其各部分的应力放大越小，因此在预留孔洞搭接浆锚连接中，灌浆料除了应该满足其它要求性能外，弹性模量也是一个需要严格控制的参数。

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1绪论

1.1研究意义

1.2国内外研究现状

1.3本文研究内容

2试件设计及试验方法

2.1引言

2.2试件设计

2.3材料力学性能

2.4试件制作

2.5测量内容及测点布置

2.6试件的加载装置和加载方案

3试验过程及数据分析

3.1试件破坏过程及破坏形态

3.2荷载-位移滞回特性

3.3骨架曲线

3.4延性分析

3.5耗能分析

3.6承载力分析

3.7刚度退化

3.8钢筋应变分析

3.9本次试验中套筒失效原因

3.10本章小结

4有限元模拟分析

4.1 ABAQUS软件介绍

4.2有限元单元选取和材料本构

4.3模型建立

4.4模拟结果

4.5参数分析

4.6本章小结

5套筒浆锚连接和搭接浆锚连接性能分析

5.1套筒浆锚连接

5.2搭接浆锚连接

5.3本章小结

6结论与展望

6.1结论

6.2展望

致谢

参考文献

附录 A. 作者在攻读学位期间发表的论文目录