【摘 要】
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装配式建筑具有工业化水平高,施工效率快,节能环保等优点,预制装配式剪力墙结构是装配式建筑的主要结构形式之一,也是住宅产业化发展的重要方向。装配式剪力墙结构中,存在水平接缝的连接和竖向接缝的连接。目前国内对于水平接缝研究较多,对于竖向接缝的干式螺栓连接研究较少。本文对竖向接缝采用螺栓连接的装配式剪力墙进行研究,探究此种连接方式的可性行。本文利用有限元模拟和理论分析相结合的方法对螺栓连接剪力墙进行研究
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装配式建筑具有工业化水平高,施工效率快,节能环保等优点,预制装配式剪力墙结构是装配式建筑的主要结构形式之一,也是住宅产业化发展的重要方向。装配式剪力墙结构中,存在水平接缝的连接和竖向接缝的连接。目前国内对于水平接缝研究较多,对于竖向接缝的干式螺栓连接研究较少。本文对竖向接缝采用螺栓连接的装配式剪力墙进行研究,探究此种连接方式的可性行。本文利用有限元模拟和理论分析相结合的方法对螺栓连接剪力墙进行研究。通过与已有试验结果的对比验证有限元模型的可靠性;设计19个竖向接缝采用螺栓连接的剪力墙算例,探究纵筋配筋率、高宽比、轴压比、螺栓对数、界面摩擦系数以及孔壁间隙等因素对竖向接缝螺栓连接的装配式剪力墙的承载力、延性、初始抗侧刚度的影响规律,考察螺栓受剪不均匀系数、螺栓群受剪比例以及界面挤压系数,初步给出各个系数的取值方法;设计两组试件考察装配式剪力墙构件与现浇剪力墙构件的抗震性能差异。本文的主要结论如下:(1)对螺栓连接的预制剪力墙承载力影响较大的因素有纵筋的配筋率、高宽比、轴压比。构件的承载力随着纵筋配筋率的增大而逐渐增大,延性略有所下降;在高宽比1~1.67之间,构件的承载力随着高宽比的增大而降低,构件的延性系数均大于3,延性较好;在轴压比为0.1~0.3之间,构件的承载力随着轴压比的增大而明显增加,轴压比为0.4时,构件承载力增加缓慢,但是延性显著降低,具有明显脆性,因此需控制轴压比。(2)装配式剪力墙的初始抗侧刚度约为现浇剪力墙初始刚度的60%~75%,圈梁刚度的增加有助于增大构件的初始抗侧刚度。(3)竖向界面连接处,不同位置的螺栓所受剪力不同,螺栓群受剪存在明显的不均匀性。螺栓群中受剪规律是:螺栓群的螺栓在墙板上下部剪力较小,中部剪力较大,受剪不均匀系数约为1.69~2.10,对其影响的主要因素是孔壁间隙,随着孔壁间隙的增大,螺栓群受剪不均匀性系数有增大的趋势。(4)螺栓群承受剪力和拉力共同作用,螺栓群处的节点未发生水平冲切破坏,节点安全;螺栓群中受力较大螺栓的孔壁边缘,有部分区域挤压破坏,但是此区域较小不影响整个孔壁发挥作用且此时构件已接近极限位移,故可以认为构件的连接节点安全可靠。(5)在竖向界面接缝处,螺栓群的剪力占整个接触界面总剪力的比例范围约为0.40~0.7,影响因素主要是轴压比、界面摩擦系数以及孔壁间隙。螺栓受剪比例随着构件轴压比的增大而逐渐减少,但是考虑到构件的延性以及螺栓的受剪不均匀性,应控制轴压比;随着界面摩擦系数的增大,螺栓受剪比例逐渐降低,为此建议增大对接触界面的粗糙度处理;随着孔壁间隙的增大,螺栓受剪比例也会逐渐降低。竖向接缝处的摩擦力是由于界面的挤压力产生,影响界面挤压系数的因素主要是高宽比和孔壁间隙,同时界面摩擦系数的增大,界面挤压系数具有增大的趋势。考虑多种因素的影响,对螺栓受剪比例和界面挤压系数进行了多元线性拟合。(6)在水平作用下,竖向连接界面处存在滑动的趋势,初始阶段,摩擦力主要发挥抗剪作用,随着水平位移的增加,螺栓杆与孔壁开始接触,螺栓群发挥抗剪作用。在此过程中,螺栓发挥抗剪作用具有滞后性,且孔壁间隙较大时,受剪滞后性比较明显。(7)低试验轴压比下,现浇剪力墙构件的水平承载力与考虑螺栓受剪不均匀系数设计螺栓的装配式构件的水平承载力具有一定的差距,峰值承载力相差在10%左右,在单调水平加载和往复加载过程中,螺栓绝大部分处于弹性状态。(8)往复加载过程中,在抗侧刚度方面,装配式构件的抗侧刚度开始阶段退化较快,构件屈服之后,则缓慢降低,整个退化规律与现浇构件相同。在耗能性方面,装配式构件的能量耗散系数或阻尼系数开始阶段逐渐增大,构件达到承载力峰值后,又缓慢降低。低试验轴压比下,装配式构件最大能量耗散系数或者阻尼系数与现浇构件相比有一定的差距,可按照现浇构件对其进行0.7~0.8倍的折减。
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