装配式短肢剪力墙节点抗震性能参数分析及恢复力模型研究

采用ANSYS建立装配式短肢剪力墙的节点模型,分析得到节点在低周反复荷载作用下的滞回曲线和骨架曲线,验证装配式短肢剪力墙节点能够满足“等同现浇”的抗震性能目标;结合3个试件的实测数据,拓展26个试件的数值模拟分析,并对肢厚比,轴压比,剪跨比,混凝土强度,墙肢纵筋配筋率,墙肢箍筋配筋率,连梁纵筋配筋率和连梁纵筋配筋率的重要影响参数进行扩展分析,确定恢复力模型的主要影响因素,对下降段刚度与延性系数回归分析建立相关公式。在此基础上对骨架曲线进行无量纲化处理,建立统一骨架曲线和考虑卸载刚度与再加载刚度的滞回模型,并且与计算结果进行对比,对比发现与计算结果吻合较好。建立的恢复力模型可以为装配式短肢结构弹塑性地震反应分析时作为参考。

装配式部分包覆钢-混凝土组合剪力墙受弯承载力计算

为研究装配式部分包覆钢-混凝土组合短肢剪力墙的受弯承载力和抗震性能,设计制作了5片短肢剪力墙。通过拟静力试验,分析轴压比、翼缘板厚度、混凝土强度和型钢强度对试件破坏形态、滞回性能、受弯承载力、变形能力、刚度退化和耗能能力的影响。试验结果表明:短肢剪力墙表现为典型的压弯破坏;轴压比由0.4增大至0.6,试件的承载力及延性均降低;翼缘板厚度的变化对试件的承载力和延性影响较小;随着混凝土和型钢强度的增大,试件的承载力随之增大;罕见地震作用下,试件表现出良好的抗震性能,提出部分包覆钢-混凝土组合剪力墙受弯承载力计算公式,计算结果与试验值吻合度较高。

装配式混凝土双板短肢剪力墙拟静力试验

为综合评价装配式混凝土双板短肢剪力墙的抗震性能,对2个双板装配式和1个现浇的足尺比例短肢剪力墙试件进行了拟静力试验研究,分析了试件的滞回曲线、骨架曲线、位移延性、承载能力、刚度退化和耗能能力.结果表明:3个试件均发生弯曲破坏;构造改进后的双板装配式剪力墙具有良好的整体工作性能;利用连续矩形螺旋箍筋加强U形筋搭接连接范围混凝土的约束作用,能提高双板装配式短肢剪力墙的刚度和承载能力;双板装配式短肢剪力墙具有与现浇剪力墙相近的位移延性和刚度退化,具有良好的耗能能力.

型钢高强混凝土短肢剪力墙-连梁节点抗震性能试验研究

通过4个型钢高强混凝土短肢剪力墙-连梁节点试件和1个高强混凝土短肢剪力墙-连梁节点试件的低周反复荷载试验,主要研究配钢形式、轴压比和连梁结构类型对节点的滞回特性、变形能力及耗能能力等性能的影响。结果表明:型钢高强混凝土短肢剪力墙-连梁节点的滞回曲线饱满,承载力、刚度以及抗震性能较高强混凝土短肢剪力墙节点均有所改善,所有试件的延性均小于3,极限层间位移角均小于1/100,等效黏滞阻尼系数在0.17～0.24之间,表现出其延性和抗倒塌能力较差,耗能能力较好。

竖向荷载作用下钢筋混凝土斜柱—短肢剪力墙局部转换节点的试验研究

通过2个斜柱转换节点在竖向荷载下的静载试验,获得了空腹和实腹斜柱转换节点的受力机理。结果表明,空腹斜柱转换节点的转换梁在拉、弯、剪复杂受力下的破坏,导致了短肢剪力墙局压破坏的发生,并使其承载能力不能充分发挥,且整个节点的受力机制具有明显的桁架模型特征。实腹斜柱转换节点的传力机制和加腋的转换梁类似,但转换梁和剪力墙中应力分布更均匀,转换效果更好。

短肢剪力墙中间层端节点梁筋锚固性能试验研究

通过四个T型短肢剪力墙中间层端节点试件的试验,研究低周反复荷载作用下梁筋在节点区的锚固性能,验证了短肢剪力墙结构墙梁端节点处,在梁筋满足规范直线锚固长度的条件下,采用水平直线锚固方式能够满足锚固强度和锚固刚度要求。

短肢剪力墙结构顶层端节点的空间受力研究

在两个短肢剪力墙无粘结预应力楼盖子空间结构模型的低周反复加载试验研究基础之上,本文通过对短肢剪力墙结构顶层端节点在试验试件的破坏失效结果分析,以及节点区钢筋的应变分析,＂L＂型短肢剪力墙顶层端节点在水平加载过程中从二维平面节点受力状态逐渐转变为空间节点受力状态的受力模式,空间节点受力比二维平面节点受力复杂得多,空间节点比平面节点抗震性能更有利,因此在工程设计中建筑物角部应尽可能采取＂L＂形墙肢的建议。

外挂内浇装配式住宅中短肢预制剪力墙的应用

本文依托上海首创旭辉嘉定北二标段装配式住宅项目,对工业化过渡期中短肢预制剪力墙结构安装施工进行研究及总结,形成完善的施工工艺,以供类似工程参考。

短肢剪力墙节点扭转性能的有限元分析

由于混凝土塑性变形的影响,短肢剪力墙节点在受到扭转作用加剧时,与按弹性理论计算的结果相差较大。因此,利用ANSYS有限元计算软件,模拟在水平低周反复荷载作用下的T型短肢剪力墙节点,通过分析其结构变形、裂缝和混凝土应力情况等研究节点的扭转性能。研究结果表明:在梁端施加水平作用力可以对节点造成扭转破坏,且梁与墙连接处因出现应力集中而最先出现裂缝,裂缝出现后因部分混凝土退出工作,节点的受力性能发生质的改变;在一定范围内,适当增加轴压比可以提高短肢剪力墙节点的耗能能力,增加其延性;对于容易受到扭转作用的短肢剪力墙节点,可以适当加强节点配筋布置以承受全部的外扭作用,避免节点被过早破坏。

竖向低周反复荷载作用下短肢剪力墙节点滞回性能的有限元分析

利用ANSYS软件建立有限元模型,分析短肢剪力墙节点在竖向低周反复荷载作用下的耗能特性。根据所建立的有限元模型,得到结构模型在不同轴压比下的梁端荷载-位移滞回曲线和骨架曲线。研究结果表明:在一定范围内增大轴压比能提高节点的耗能能力。

直螺纹灌浆套筒连接的短肢剪力墙抗震性能试验

为研究装配式预制短肢剪力墙结构体系抗震能力,选取轴压比为0.15,制作足尺试件通过对预制短肢剪力墙与现浇短肢剪力墙进行拟静力试验,观测试件的裂缝发展及破坏过程,根据滞回曲线与骨架曲线以及位移与粘滞阻尼系数深入研究其延性,耗能能力,及承载力等抗震指标。试验结果表明:二者均为约束边缘构件竖向钢筋受拉屈服,两角端混凝土压溃的压弯破坏;竖向钢筋采用套筒灌浆连接可以很好的传递应力;预制试件的滞回曲线的捏缩现象比现浇试件更加明显,形状比较饱满,展现出较好耗能性能,在达到峰值荷载以后,下降段平缓,延性较好,具有良好的抗震能力;二者承载力可等同设计,预制试件残余变形较现浇的小,体现了较好的抗侧移能力。

短肢剪力墙结构扭转效应试验研究

对按国家现行《异形柱结构设计规范》设计的一个三层短肢剪力墙空间结构施加偏心的低周水平反复荷载,研究短肢剪力墙结构在扭转作用下的裂缝发展及结构受力情况。试验结果表明,短肢剪力墙空间结构属于典型的"强墙肢弱连梁"结构,连梁端部是结构薄弱区域,梁端首先出现塑性铰,较好地耗散了地震能量;靠近节点附近的外边缘墙肢部位受到扭矩和楼层较大弯矩的双重作用,受拉作用被强化,是墙肢的薄弱部位;在墙肢连梁相交位置处的节点受弯曲-剪切-扭转共同作用,前期主要通过节点内部的斜压杆机构传递剪力。

短肢剪力墙结构扭转效应有限元分析

利用ANSYS有限元分析软件,建立三层短肢剪力墙空间结构有限元模型,通过改变控制参数和受力条件,研究轴压比、荷载偏心距和节点区箍筋配筋率对短肢剪力墙结构抗扭承载能力的影响,并将计算结果与一个结构模型试验结果进行对比。计算结果表明:当轴压比小于等于0.5时,短肢剪力墙结构抗扭承载能力随轴压比增加而增大,当轴压比超过0.5以后,结构抗扭承载能力随轴压比增加而降低;荷载偏心距增大,扭转效应加强,结构承载能力降低,扭矩增加加速了连梁端部受拉破坏,外边缘结构的连梁端部受到弯剪扭复合作用,是结构抗震的薄弱位置,建议加强配筋;适当增加节点区水平箍筋配筋率能有效提高结构抗扭承载能力。

短肢剪力墙的配筋要求

短肢剪力墙在我国的发展比较迅速,而目前关于这类结构体系的配筋规范节点不是很具体,本文主要从墙肢的设计、连梁的设计、边缘构件以及端柱的设计、墙—连梁节点的处理几方面进行了阐述,为设计施工提供参考。

短肢墙预应力楼盖结构顶层端节点受力性能有限元分析

在2个短肢剪力墙无粘结预应力楼盖子空间结构模型的低周反复加载试验研究基础之上,通过有限元分析,补充研究这类结构顶层端节点在不同水平配箍量条件下的受力性能,及梁端竖向箍筋部分进入节点区的受力性能,并对顶层端节点的水平箍筋用量,提出了设计建议。

T型截面短肢墙梁中间节点抗震性能试验研究

在已有异形柱节点和矩形柱节点试验分析的基础上,对3个T形截面短肢剪力墙梁中间层中节点在中等轴压比下的抗震性能进行了试验。着重研究了在反复荷载作用下,按异形柱节点抗剪公式设计的不同剪压比和配箍率的短肢剪力墙节点的承载能力、延性能力和破坏特点。验证了异形柱节点设计公式对短肢剪力墙梁节点是安全的,从而为短肢剪力墙节点的设计提供依据。

型钢高强混凝土短肢墙—连梁锚固性能试验研究

为了揭示动力作用下型钢高强混凝土短肢剪力墙—连梁节点的锚固性能,设计了2个型钢高强混凝土短肢剪力墙—连梁节点试件和1个高强混凝土短肢剪力墙—连梁节点试件进行了低周反复荷载试验。研究结果表明,节点内钢筋和型钢分别采用直线锚固和自然锚固(端部不设锚固件)的方式均能满足锚固要求,钢筋和型钢翼缘表面的粘结应力呈指数分布,建议钢筋的锚固长度不宜小于25d,若按现行混凝土规范计算是偏于安全的,型钢的锚固长度不宜小于525 mm。

加固受损装配式短肢剪力墙抗震性能研究

以受损装配式短肢剪力墙作为研究对象,用新型外包钢综合法对其加固,通过低周往复荷载试验研究试件加固后的抗震性能。试验结果表明,对比原试件,加固后试件承载力有大幅度提升,其中极限荷载提高68%,屈服荷载提高55%;刚度也有明显的增大,其中屈服刚度提高63.1%;极限位移提高30.4%,体现了良好的延性;且加固后试件耗能性能略强于原试件。综合表明,新型外包钢综合加固法可有效提高受损装配式短肢剪力墙的抗震性能。

短肢剪力墙对型钢混凝土异型节点力学性能的影响研究

针对火电厂型钢混凝土混合结构主厂房中典型异型节点的实际受力情况,完成了5个1/5缩尺比例的型钢混凝土异型节点低周反复加载试验,主要分析了沿柱高布置短肢剪力墙对型钢混凝土异型节点抗震性能的影响。研究结果表明:短肢剪力墙对型钢混凝土异型节点的裂缝开展具有较好的约束作用,设置短肢剪力墙后,型钢混凝土异型节点的滞回性能、耗能能力、承载能力、刚度特性与延性性能均有了较大的提高与改善,且配置横向短肢剪力墙的效果优于布置纵向短肢剪力墙。

型钢高强混凝土短肢剪力墙节点抗裂承载力研究

为了研究型钢高强混凝土短肢剪力墙节点的抗裂能力,以配钢形式、轴压比和梁结构类型为变化参数设计了4个型钢高强混凝土短肢剪力墙节点试件和1个高强混凝土短肢剪力墙节点试件进行低周反复荷载试验,观察试件的受力破坏全过程,并获取其开裂荷载。结果表明:节点破坏先后经历初裂、通裂、极限和破坏4个阶段,开裂荷载约为极限荷载的30%～40%,配钢形式对节点抗裂承载力的影响较明显,增大轴压比对节点抗裂承载力有所提高。在试验基础上提出节点抗裂承载力计算公式,计算值与试验值吻合较好。