装配整体式剪力墙节点抗震性能试验及仿真分析

由于装配整体式结构节点与现浇混凝土结构节点相比具有整体性差、约束弱等特点,其抗震性能随着服役期龄期的增加而退化的状况相较于现浇混凝土结构节点更加明显。该文通过装配整体式剪力墙结构节点缩尺试件的动力加载试验获得其恢复力曲线模型,并采用ANSYS有限元软件进行仿真分析,研究不同龄期及不同动力加载频率对连接节点抗震性能的影响。结果表明:随着服役期龄期的增加,装配式剪力墙节点的峰值荷载、刚度、延性系数及耗能能力等抗震性能参数均有一定程度的下降;装配式剪力墙节点抗震性能参数下降速率大于现浇剪力墙节点下降速率;随着动力加载频率的增加,装配式剪力墙节点的峰值荷载、刚度、延性系数有一定程度的下降,但耗能能力有所提高。     

带现浇边缘构件的预制双向孔模板剪力墙受力性能试验研究

提出一种新型的装配整体式剪力墙结构体系——预制双向孔模板剪力墙,进行了一片带现浇边缘构件的预制双向孔模板剪力墙和一片普通混凝土对比剪力墙在恒定轴向压力下的低周反复加载试验,研究了预制双向孔模板剪力墙的受力性能.结果表明:预制双向孔模板剪力墙沿预制空心板竖向孔洞处混凝土出现宏观竖向裂缝,墙体的破坏特征与钢筋混凝土剪力墙显著不同,可避免剪切破坏,墙体有较大的变形能力,抗震性能良好.     

现浇剪力墙装配整体式框-剪结构抗震性能

为研究现浇剪力墙装配整体式框-剪结构的抗震性能,对2榀(其中1榀为装配式试件PCFW1,1榀为全现浇试件RCFW)1/2比例两层两跨混凝土框-剪结构试件进行拟静力试验,研究其破坏过程和机理、滞回性能、延性、耗能能力和塑性铰发展情况等.结果表明:装配式试件PCFW1与全现浇试件RCFW相比,其破坏过程、破坏机制和最终破坏形态基本相同.装配式试件PCFW1与全现浇对比试件RCFW的滞回曲线均较为丰满,试件的屈服荷载、峰值荷载、极限荷载均略大于全现浇试件RCFW的相应值,但其差值均小于10.0%,延性低于全现浇试件RCFW;灌浆套筒可以有效传递纵向钢筋应力;现浇剪力墙装配整体式框-剪结构中,顶层边节点处梁上钢筋弯锚可用钢筋焊端锚板代替.     

装配式框架剪力墙结构柱-墙连接方式

目的研究装配式框架剪力墙结构体系中柱与墙之间的连接方法及受力性能,为该类结构施工与设计方法的建立提供依据.方法提出U型筋连接、直型筋连接、连环扣连接和直U型筋连接4种装配式柱-墙连接构造方式,采用有限元软件ABAQUS对同一轴压比下不同连接方式的柱-墙连接组合件的受力性能进行数值模拟,并与现浇试件进行比较.对于装配试件,考虑设置不同摩擦系数的接触属性以及设置键槽对受力特征和承载力的影响.结果在同一轴压比与相同接触属性设置下,4种装配式柱-墙连接方式的承载能力较现浇方式略有降低、变形性能较现浇方式略有提高,破坏形态与现浇方式基本一致.对于装配试件,设置不同摩擦系数的接触属性对承载力有一定影响,设置键槽会改善试件的受力性能.结论模拟结果验证了4种装配式柱-墙连接方式的可行性,为装配式框架剪力墙结构的研究和工程设计提供参考.     

螺栓连接预制装配剪力墙抗震性能试验

为了进一步提高装配剪力墙施工效率和结构整体性,提出一种螺栓连接全装配剪力墙及两端边缘构件现浇的半预制装配剪力墙。分别制作了采用螺栓通长连接的全装配一字RC剪力墙、部分采用螺栓连接的半装配剪力墙与现浇剪力墙,进行了低周往复加载拟静力试验,研究并揭示了新型预制剪力墙的工作机理,比较了三类剪力墙性能特点与抗震性能指标的差异。研究结果表明,全装配墙和半装配墙拥有良好的抗震性能,耗能能力全装配墙强于半装配墙强于现浇墙。由于连接钢框的强化作用,全装配墙和半装配墙的延性指标和刚度退化指标略优于对应现浇结构。两端边缘构件现浇可以有效限制加载后期全装配剪力墙连接钢框间的水平侧向滑移,但对竖向滑移的限制效果有限。这一切表明提出的全/半预制装配剪力墙都具有较好的整体性和抗震性能,半装配剪力墙各方面性能更接近现浇,性价比更高。     

高层建筑竖向变形的施工模拟方法研究

高层建筑结构在施工过程中整体结构的刚度集成和竖向荷载的加载方式对竖向变形具有积累以及不均匀变形的影响,通过对不同施工模拟方法的竖向变形机理进行了分析,给出了与实际较为吻合的非一次性加载模式,指出了在其加载模式下竖向变形最大处为阶段施工总高度的一半,针对不均匀变形引起的损伤提出了"阶段施工补偿"的设计概念,结合深圳某超限高层建筑给出了方法的应用。     

叠合楼板荷载传递方式研究

目的研究装配式混凝土结构叠合楼板在竖向荷载作用下荷载传递方式,为剪力墙、叠合梁竖向荷载计算提供参考.方法基于ABAQUS有限元模拟软件对不同预制板与现浇层厚度、不同长宽比的9组叠合楼板进行模拟,并与同厚度尺寸现浇板荷载传递系数对比,得到叠合楼板按现浇板方式传递荷载的误差率.结果与同厚度尺寸现浇板对比,平行拼缝方向传递的荷载大于理论值,垂直拼缝方向传递的荷载小于理论值,其误差小于3%.结论叠合楼板竖向荷载计算时,荷载传递方式可与现浇板相同.建议在装配式剪力墙结构设计中,与拼缝垂直的剪力墙轴压比限值应减小3%.     

新型装配式剪力墙抗震性能数值模拟与起滑荷载分析

为增强装配式剪力墙的耗能能力，提高其施工效益，提出一种具有摩擦抗剪与耗能功能的新型装配式剪力墙结构，并进行了抗震性能试验. 为弥补试件数量不足以及精确确定最优起滑荷载的设计需求，结合新型装配式剪力墙抗震性能试验结果，探讨相应高精度有限元模型建立方法，并进行多参数结构抗震性能影响分析. 最后，基于有限元分析结果和新型装配式剪力墙工作原理，确定最优起滑荷载. 研究结果表明：所提出的新型装配式剪力墙具有良好的滞回耗能能力；螺栓预紧力、钢材摩擦因数、螺栓总距等对结构抗震性能影响显著，应作为相应结构设计的主要参数，竖向荷载、钢板厚度、钢材弹性模量影响较小，可以忽略不计；当起滑荷载设定为墙体屈服荷载时，结构模型耗能达到峰值，同时耗能系数开始明显降低，因而将结构的最优起滑荷载确定为屈服荷载.     

新型全装配剪力墙抗震性能模拟

参考“螺栓连接件螺栓”式水平接缝连接构造全装配混凝土剪力墙(PSW-1),设计了一种新型“螺栓连接件”式水平接缝连接构造全装配混凝土剪力墙(PSW-2),并通过有限元软件ABAQUS建立了PSW-1、PSW-2和对比现浇剪力墙试件(SW-1)的理论分析模型。在试验工况下对PSW-1进行了单向加载模拟并将所得荷载位移曲线与试验结果进行对比,证明文中数值模拟方法有效;对PSW-1、PSW-2与SW-1进行了低周反复加载数值模拟,研究了这3类剪力墙试件的抗震性能。结果表明,PSW-2新型装配式剪力墙试件的抗震性能总体上优于PSW-1装配式剪力墙试件;PSW-2试件的承载力及刚度与SW-1现浇剪力墙试件基本一致,变形能力略好,但耗能能力略低于SW-1试件;3类试件破坏形态存在一定差异。     

装配式结构整体式内墙板连接优化与数值分析

文章总结了整体式内墙板的类型、与主体结构的连接构造及特征;针对现有装配式混凝土结构整体式内墙板连接设计与施工存在的突出问题,提出了2种改进的整体式内墙板连接构造方式,从设计和施工2个方面开展优化和改进,给出了此类施工精度控制要点;通过ABAQUS程序建立了带整体式内墙板的装配式剪力墙结构数值分析模型,研究了整体式内墙板采用不同连接构造方式对装配式剪力墙结构整体受力性能的影响,分析了极限承载力、刚度、破坏模式、应力分布规律等。研究结果表明:整体式内墙板的连接构造方式对装配式剪力墙结构的初始刚度和水平极限承载力有较大影响;整体式内墙板与装配式混凝土剪力墙采用合理的梁挂板接筋连接或U型钢卡螺栓连接方式安全可靠,其整体结构均能满足抗震规范的延性要求。研究成果可为整体式内墙板在装配式混凝土结构中推广和应用提供科学依据。     

一种新型装配式框架边节点抗震性能试验研究

为研究预制梁、预制柱之间连接的抗震性能，设计了一种新型装配整体式钢筋混凝土框架边节点，并完成了1个整浇RC试件和2个纵筋搭接长度不同的装配式PC试件的低周反复载荷试验。研究了其破坏过程、破坏形态、滞回曲线、骨架曲线、位移延性、强度退化及耗能能力等内容。结果表明：装配式试件与整浇试件具有相似的破坏过程，破坏模式为梁端塑性铰区弯曲破坏，节点核心区处于弹性状态，节点整体性能良好，承载能力、初始刚度和耗能能力与整浇试件相当。基于“钢筋直锚短搭接”高效连接技术的装配式框架边节点连接可靠、施工方便、质量可控，具有较好的工程应用价值。     

不同连接构造的装配式混凝土剪力墙抗震性能试验研究

试验研究了2种不同连接构造的装配式混凝土剪力墙抗震性能,第一种为钢筋浆锚搭接干式连接节点,第二种则在第一种基础上进行构造变化,边缘构件局部现浇,墙肢中部仍然采用钢筋浆锚搭接连接,形成干、湿混合连接节点.分别制作1片干式连接节点、1片混合连接节点足尺试件进行低周反复荷载加载试验,并与同条件现浇试件进行对比.试验结果表明,在承载力、刚度、位移延性及耗能能力等方面,2种装配式试件均与现浇试件相当,其抗震能力可认为与现浇等同.同时,混合连接节点试件虽在耗能方面稍优于干式连接节点试件,但优势并不明显,且考虑到其施工工艺复杂,现浇混凝土浇筑质量较难得到保障,易对节点抗震性能产生明显不良影响,故不建议采用.     

基于OPENSEEs的螺栓连接预制装配剪力墙简化建模方法

为解决当前螺栓连接装配剪力墙仿真分析依赖实体单元建模造成的求解效率低下问题,本文基于分层壳单元和OPENSEEs中的CoupledZeroLength零长单元提出了螺栓连接预制装配剪力墙结构的简化建模方案,建立了拟静力抗震性能分析数值模型,并通过试验滞回曲线和骨架曲线验证了建模方法的有效性。结果表明该建模方案得到六片剪力墙的屈服荷载和峰值荷载与试验结果误差均在10%以内,滞回曲线的捏拢效应、刚度退化、强度退化特性均和试验吻合良好,剪力墙底部的外侧竖向钢筋应变以及连接钢框的水平和竖向滑移的仿真与试验对比,证实了CoupledZeroLength零长单元可以有效模拟螺栓滑移。这一切表明,简化建模案适用于不同剪跨比下的全装配和半装配预制装配剪力墙的弹塑性分析,可以为进一步研究螺栓连接装配剪力墙在超/高层结构的弹塑性分析提供参考。     

竖向变形差异对高层结构的影响

高层结构在竖向荷载作用下,产生框架柱与剪力墙的弹性竖向变形差以及由变形差引起的结构附加内力.通过实例计算表明框架承担的内力有所增大,剪力墙承担的内力减小.框架梁顶部在墙一端负弯矩大、柱一端负弯矩小,同时提出减少竖向差异的措施.     

轴压比对灌浆波纹管连接预制拼装桥墩抗震性能的影响

根据实际工程制作4个缩尺比为1∶5的桥墩构件,包括1个整体现浇桥墩和3个灌浆波纹管连接预制拼装桥墩.通过拟静力试验和OpenSEES软件,研究双向加载下轴压比对灌浆波纹管连接预制拼装桥墩抗震性能的影响.结果表明,灌浆波纹管连接预制拼装桥墩破坏模式与整体现浇墩较为接近,桥墩破坏集中于接缝附近.随着轴压比的增加,灌浆波纹管连接预制拼装桥墩极限变形能力降低,承载能力和耗能能力有所提升,而轴压比对残余位移几乎没有影响.     

预制钢桁架混凝土组合剪力墙抗震性能研究

将型钢桁架代替普通钢筋配置在钢筋混凝土剪力墙中形成钢桁架混凝土组合剪力墙,该剪力墙便于预制和安装,适合用于装配式建筑。采用ABAQUS有限元分析建立了钢骨混凝土剪力墙的抗震分析模型,利用试验数据进行了验证。进而使用该模型研究了钢桁架混凝土组合剪力墙的抗震性能,对5个不同设计参数的钢桁架混凝土剪力墙进行了往复加载模拟,研究轴压比和型钢含钢率对其滞回性能、变形能力、刚度退化以及耗能能力的影响。结果表明:轴压比增大对于钢桁架混凝土组合剪力墙的变形能力和耗能能力均不利;增加型钢柱的含钢率能有效提高剪力墙的抗剪承载力,增加型钢腹杆的含钢率对剪力墙耗能能力的提高明显,对承载能力提高较小。     

拼装式轻钢结构活动房墙体竖向荷载受力计算方法

为了掌握拼装式轻钢结构活动房的受力性能,解决活动房安全性问题,提出一种拼装式轻钢结构活动房墙体竖向荷载受力计算方法。分析了拼装式轻钢结构活动房墙体中轻钢龙骨、连接件的弹性模量、屈服点等力学性能;在此基础上建立有限元模型。给出计算假设,分析了美国计算标准。在拼装式轻钢结构活动房墙体处于弯曲屈曲破坏模式的情况下,依据欧拉方程获取额定屈曲应力。在拼装式轻钢结构活动房墙体处于弯扭屈曲破坏模式的情况下,依据美国计算标准计算额定屈服应力。拼装式轻钢结构活动房墙体处于受压强度破坏模式下,依次分析轻钢龙骨和轻钢墙板先出现强度破坏时墙体竖向荷载受力计算结果,得出不同破坏模式下墙体竖向荷载受力计算理论值。将轻型薄壁中空方管、V型连接件以及蒙皮组成拼装式轻钢结构活动房墙体作为试件,利用集中加载模拟竖向荷载,得到受力结果的实验值。计算不同试件轻钢结构活动房墙体竖向荷载受力计算结果,将实验值和理论值相比。结果表明:所提方法得到的理论值和实验值相比略低;但整体看来和实验值相差不大,符合实际应用。可见所提方法计算结果可靠。     

考虑波纹管组合钢筋浆锚搭接长度的装配式剪力墙拟静力试验

通过4个剪跨比为1.39、考虑波纹管组合钢筋浆锚搭接长度的装配式混凝土剪力墙试件的拟静力试验,从试验结构试件的承载力、延性和耗能能力等方面,分别研究波纹管内钢筋搭接长度对装配式混凝土剪力墙的抗震性能影响.试验结果表明:4个试件的破坏模式表现基本相同,试件边缘竖向钢筋首先受拉屈服,墙体两侧底部混凝土受压破坏;各试验工况下试验结构试件的承载力试验值高于《高层建筑混凝土结构技术规程》中公式计算值的1.57~1.71倍,延性系数均大于4,弹塑性层间位移角大于1/120.     

装配式剪力墙竖向焊接节点抗剪性能

为了对装配式剪力墙结构节点干式连接方案进行研究,在已有研究成果新型预制复合墙板体系的基础上提出了采用焊接连接的装配式剪力墙干式节点方案,并通过两批共5个焊接节点试件的单调静力加载试验来考察竖向节点的抗剪性能和变形能力.试验表明,节点试件具有较好的抗剪性能和变形能力;试件破坏始于节点周围区混凝土出现裂缝,终于连接钢板和锚筋剪断致使节点试件失去承载能力.在此基础上通过ABAQUS有限元分析软件对节点试件受力过程进行了模拟,并对各种材料参数进行了详细比较和分析.通过比较可知该类节点抗剪性能和变形能力主要由连接钢板、锚筋抗剪承载力和节点周围区混凝土抗压承载力决定,纵筋、箍筋、预埋钢板等材料参数变化对节点试件影响不大.最终,得到了竖向节点焊接连接方案可用于装配式剪力墙结构节点连接之中的结论.