装配式剪力墙新型水平连接装置的力学性能数值模拟

为了研究装配式剪力墙新型水平连接装置的力学性能,对两组不同螺栓数量的连接装置试验组进行了动态力学性能试验,并采用ABAQUS有限元软件对其进行相关数值模拟,进一步分析了较大预紧力对装置力学性能的影响.试验结果表明:通过增加螺栓数量和螺栓预紧力,可有效提升水平连接装置的耗能效果,但加载频率对其影响较小.通过分析有限元结果可知:装置最大水平力,耗能能力及割线刚度与螺栓预紧力呈近似线性增长趋势,与试验数据吻合较好;在较大预紧力情况下,各力学性能指标保持上升趋势,但由线性关系逐渐向非线性过渡的范围也随之增大.

新型装配式剪力墙水平连接装置的力学性能

装配式剪力墙结构连接节点/水平接缝的力学性能对装配式结构起着至关重要的作用,为了提高装配式剪力墙结构的抗震性能,本文结合消能减震技术设计研发了一种新型装配式剪力墙水平连接装置。通过该设计,制作了2种不同螺栓数量的水平连接装置,并对其进行了不同正弦加载频率下的动态力学性能试验,探究了不同螺栓预紧力、加载频率及螺栓数量对装置力学性能的影响规律;探究了装置摩擦升温对其力学性能的影响规律。结果表明:该装置在保证结构可靠连接的同时,又能依靠装置的内部摩擦消耗大量地震能量,从而有效减小结构地震响应,保护主体结构。此外,螺栓预紧力与装置的耗能能力和割线刚度基本呈线性关系,但对等效阻尼比影响不大;水平连接装置的力学性能几乎不受加载频率的影响;增加螺栓数量可大幅提高装置耗能能力;螺栓预紧力与加载频率均是装置温度升高的重要影响因素,但装置温度变化对其力学性能影响不大。

新型装配式剪力墙单向往复/单调加载试验

为明确装配式剪力墙结构水平连接的传力机理,获得更优异的耗能能力,提出一种新型装配式剪力墙结构。针对此结构,设计制作4片缩尺比例为1∶1.54的不同螺栓配置数量、轴压比和边缘构件纵筋配筋率的新型装配式剪力墙结构模型,完成单向往复/单调加载试验。4片试件破坏模式相似,墙体保持弹性状态,且未发现明显裂缝;之后墙体混凝土发生破坏,裂缝多开展于1/3墙高下侧,最终破坏时沿墙身对角线向墙角贯通。轴压比/边缘构件纵筋配筋率减小导致试件各特征荷载降低。试验结果表明,增加螺栓配置数量虽然对试件的特征荷载影响不大,但能有效限制墙体侧移,提高试件的整体性和水平连接装置的传力性能;新型装配式剪力墙具有更强的变形能力,极限承载力与现浇墙体基本一致。

新型装配式剪力墙摩擦抗剪机理

为解决典型装配式剪力墙破坏及耗能较差的问题,提出一种“螺栓-U型槽钢”摩擦型水平连接装置,将其与钢筋混凝土剪力墙集成,构成新型装配式剪力墙。在已有新型装配式剪力墙抗震性能试验的基础上,采用有限元软件ANSYS研究该水平连接装置的摩擦抗剪机理。通过参数分析方法,并基于库仑摩擦定律推导建立了摩擦抗剪承载力计算公式。结果表明,“螺栓-U型槽钢”摩擦型水平连接装置的摩擦抗剪机制明确,剪力在水平连接处的传力路径表现为螺杆与U型槽钢弧形螺孔之间的接触与分离状态;所建摩擦抗剪承载力计算公式计算精度良好,计算结果与试验结果最大误差仅为3.04%。