不同连接方式装配式混凝土剪力墙抗震性能研究
发布时间：2020-07-15 02:16
【摘要】：近年来,预制装配式混凝土结构体系因其工业化程度高、建造速度快、建筑产品质量高、有利于环境保护等方面的优点,得到了广泛的关注和政策扶持。钢筋连接是预制装配式混凝土结构安全的关键,针对现有湿法连接尺寸大、造价高等问题,提出改进湿法连接及干法连接的钢筋高效连接方式,优化装配式结构钢筋节点连接方式。本文在对两种湿法连接节点试验研究及理论分析的基础上,提出了两种新型干法连接方式,并开展了不同连接方式的装配式剪力墙抗震性能试验,主要研究内容如下:1、小型化套筒灌浆钢筋连接技术研发(1)完成了26个现有钢制和铸铁套筒灌浆连接件的力学性能试验,基于线弹性理论,建立了钢筋-套筒筒壁应力计算模型,并通过试验数据验证了计算模型的准确性,为小型化套筒设计提供了理论依据。(2)设计了一种小型化套筒,完成了59个试件粘结锚固性能试验,通过建立的套筒灌浆连接件粘结滑移模型,考虑材料在往复荷载作用下的强度退化,采用验算点法进行了套筒灌浆连接件可靠度分析,给出了建议的小型化套筒灌浆连接锚固长度。2、高效钢筋浆锚搭接技术研发(1)设计了一种螺旋箍筋约束波纹管的钢筋浆锚搭接技术,完成了36个试件的力学性能试验,建立了极限搭接长度计算式,得到计算的极限搭接长度,试验得到的破坏形态验证了计算结果。(2)通过30个试件的粘结锚固性能试验,分析了试件的破坏过程,并对极限粘结强度进行拟合,采用验算点法对该连接进行可靠度分析,给出了该高效浆锚搭接节点的搭接长度设计值,通过与规范规定对比,验证该高效钢筋浆锚搭接节点设计的有效性。3、干法连接技术研发及足尺装配式剪力墙试验提出了可拆卸的箱形螺栓连接节点和H型钢连接节点,设计和制作了4片由套筒灌浆连接、高效钢筋浆锚搭接、箱形螺栓连接及H型钢连接组成的足尺装配式剪力墙,并对其进行了低周往复荷载试验。通过对剪力墙试件的破坏过程、荷载-位移曲线及剪力墙层间变形等分析,得到了装配式剪力墙的破坏机理、刚度退化和弯曲变形、剪切变形及滑移变形占总层间变形的比值。4、多单元耦合模型有限元模拟在多竖线弹簧单元(SFI-MVLEM)基础上,针对不同的节点连接形式,分别耦合了非线性梁柱单元和零长度单元,利用OpenSEES软件对4片装配式剪力墙进行有限元建模及数值分析,分别对比了荷载-位移曲线、总层间变形、弯曲变形、剪切变形及各层间变形占比等,结果表明采用多单元耦合模型能够有效的模拟装配式剪力墙的变形及受力性能。5、装配式剪力墙结构基于位移的性能设计方法根据试验结果,对湿法和干法钢筋连接装配式剪力墙结构的抗震性能水准进行了划分及量化,对湿法和干法钢筋连接装配式剪力墙结构的有效抗弯刚度进行对比分析,采用了直接基于位移的性能设计方法对装配式剪力墙结构进行设计,并考虑有效抗弯刚度折减系数,给出装配式剪力墙结构的拆分设计、适用高度和配筋设计建议。本文通过对不同连接形式装配式剪力墙的试验研究和分析,为预制装配式混凝土结构的应用和推广提供了基础和依据,对推进我国建筑产业化有着重要的价值和意义。
【学位授予单位】：长安大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TU398.2;TU352.11
【图文】：
.2 预制装配式建筑发展现状.2.1 预制混凝土建筑国外发展现状（1）欧洲预制混凝土结构发展预制混凝土建筑[2,3]是从英国开始发源，而后在欧洲快速发展起来。二战后许多建到摧毁或不能继续使用，面临需要大规模进行战后重建工作，尤其是民众的住宅建造问题，同时，由于战争造成了主要劳动力的丧失且物资比较短缺。在这样急缺劳和资源的情况下，预制装配式建筑由于其能快速装配、节约资源的优点，快速被欧多战后国家使用，包括英国、前苏联及法国等。建筑工业化是二十一世纪混凝土建筑发展的趋势[4,5]，现阶段预制混凝土建筑瑞典为 80%，俄罗斯占比为 50%，欧洲其他国家占比为 35%~40%[6]。图 1.1（a）为采信模块化建造的英国伦敦 Barking 酒店，图 1.1（b）为德国的 Plattenbau 住宅小区。
第一章 绪论计》（MNL-140），这些规范在推动预制装配式建筑在实际工程中的应用方面做出了巨大的贡献[9]。（3）日本二战后日本日本经济开始快速发展，城市人口迅速增加，城市居民对住宅的需要日益严峻。1960 年和 1971 年，日本政府制定了两个住宅建设五年计划，解决人们对住宅的需求。日本地处欧亚板块、菲利宾海板块、太平洋板块和北美板块的交界处，是一个地震频发国家，所以日本在装配式建筑抗震方面一直处于领先地位。当前，日本也形成了多种成熟的装配式建筑体系，包括 WPC 体系、WRPC 体系、HPC 体系和 RPC 体系等，图 1.2（a）为日本某预制框架施工现场，图 1.2（b）为某预制体育场施工现场。
第二阶段为 20 世纪 70~80 年代，为我国预制混凝土建筑快速发展阶段。这各时我国大力推广大模板建筑、框架板建筑等，同时引进了国外预制构件生产流水线，建了大批机械化程度较高的预制构件厂，同时期我国还引进预制预应力板柱体系。20 世80 年代中期，全国生产预制构件大大小小的企业有上万家，各生产厂家的预制构件产质量参差不齐，产品质量问题严重，生产的预制构件主要包括预制空心楼板、装配式板、预制楼梯、预制阳台板等产品。第三阶段是 20 世纪 90 年代末至本世纪初期，我国预制装配式混凝土结构开始步了低迷阶段。此阶段主要以经济快速发展为中心，城市的快速发展带来了混凝土高层筑的欣欣向荣，再加上商品混凝土及混凝土泵送技术的飞速发展，为高层现浇混凝土筑提供了必要的技术保障。同时，农村的大量廉价的劳动力，随着改革开放及城市的展，开始进入建筑工地务工，为现浇混凝土建筑提供了人力上的优势。
本文编号：2755824
【学位授予单位】：长安大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TU398.2;TU352.11
【图文】：
.2 预制装配式建筑发展现状.2.1 预制混凝土建筑国外发展现状（1）欧洲预制混凝土结构发展预制混凝土建筑[2,3]是从英国开始发源，而后在欧洲快速发展起来。二战后许多建到摧毁或不能继续使用，面临需要大规模进行战后重建工作，尤其是民众的住宅建造问题，同时，由于战争造成了主要劳动力的丧失且物资比较短缺。在这样急缺劳和资源的情况下，预制装配式建筑由于其能快速装配、节约资源的优点，快速被欧多战后国家使用，包括英国、前苏联及法国等。建筑工业化是二十一世纪混凝土建筑发展的趋势[4,5]，现阶段预制混凝土建筑瑞典为 80%，俄罗斯占比为 50%，欧洲其他国家占比为 35%~40%[6]。图 1.1（a）为采信模块化建造的英国伦敦 Barking 酒店，图 1.1（b）为德国的 Plattenbau 住宅小区。
第一章 绪论计》（MNL-140），这些规范在推动预制装配式建筑在实际工程中的应用方面做出了巨大的贡献[9]。（3）日本二战后日本日本经济开始快速发展，城市人口迅速增加，城市居民对住宅的需要日益严峻。1960 年和 1971 年，日本政府制定了两个住宅建设五年计划，解决人们对住宅的需求。日本地处欧亚板块、菲利宾海板块、太平洋板块和北美板块的交界处，是一个地震频发国家，所以日本在装配式建筑抗震方面一直处于领先地位。当前，日本也形成了多种成熟的装配式建筑体系，包括 WPC 体系、WRPC 体系、HPC 体系和 RPC 体系等，图 1.2（a）为日本某预制框架施工现场，图 1.2（b）为某预制体育场施工现场。
第二阶段为 20 世纪 70~80 年代，为我国预制混凝土建筑快速发展阶段。这各时我国大力推广大模板建筑、框架板建筑等，同时引进了国外预制构件生产流水线，建了大批机械化程度较高的预制构件厂，同时期我国还引进预制预应力板柱体系。20 世80 年代中期，全国生产预制构件大大小小的企业有上万家，各生产厂家的预制构件产质量参差不齐，产品质量问题严重，生产的预制构件主要包括预制空心楼板、装配式板、预制楼梯、预制阳台板等产品。第三阶段是 20 世纪 90 年代末至本世纪初期，我国预制装配式混凝土结构开始步了低迷阶段。此阶段主要以经济快速发展为中心，城市的快速发展带来了混凝土高层筑的欣欣向荣，再加上商品混凝土及混凝土泵送技术的飞速发展，为高层现浇混凝土筑提供了必要的技术保障。同时，农村的大量廉价的劳动力，随着改革开放及城市的展，开始进入建筑工地务工，为现浇混凝土建筑提供了人力上的优势。
本文编号：2755824
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