装配式型钢混凝土剪力墙抗震性能有限元研究

本文研究一种新型装配式型钢混凝土剪力墙,采用有限元软件ABAQUS分别建立了现浇混凝土剪力墙、边缘构件中型钢贯通的现浇混凝土剪力墙、灌浆套筒连接预制剪力墙、灌浆套筒连接边缘构件中型钢贯通预制剪力墙和灌浆套筒连接边缘构件中型钢非贯通预制剪力墙共5种剪力墙结构模型。分别对这些剪力墙模型进行低周反复加载模拟分析,对比分析结构的滞回曲线和骨架曲线等抗震性能。分析结果表明:对于同样内置型钢的剪力墙,采用装配式连接方式与现浇连接方式的剪力墙抗震性能基本相同;与无内置型钢的现浇剪力墙和由灌浆套筒连接的剪力墙相比,型钢剪力墙由于在边缘构件中内置型钢,其抗剪承载力明显提高,滞回曲线更为饱满,更加有利于抵抗地震作用。     

一种可用于预制装配式混凝土框架结构的软钢阻尼器

针对普通预制装配式混凝土框架结构抗震性能差,节点施工复杂等问题,提出了新型预制装配式混凝土框架金属消能减震连接体系。为进一步提升该体系的抗震性能,根据体系中金属阻尼器的受力特点开发了一种弯曲型金属阻尼器——双弯曲板阻尼器,阐明了其构造特点和耗能原理。采用有限元分析软件对加装双弯曲板阻尼器的预制装配式混凝土框架构件进行了仿真分析,结果表明:双弯曲板阻尼器构造合理,耗能效率高,且可满足结构的承载力需求;提高了装配式混凝土框架的节点耗能能力和延性;改善了装配式混凝土框架结构的整体性和抗震性能。双弯曲板阻尼器是一种适用于该体系且具有消能-承载双功能的消能装置。     

后张无粘结预应力装配式短肢剪力墙设计及建模

介绍了PRESSS(预制抗震结构体系)研究计划中不同于传统的现浇混凝土湿性连接的干性连接方式,并利用其中的后张无阻尼方式提出了一种新型后张无粘结预应力装配式剪力墙.新型剪力墙中因采用了干性连接,具有了自恢复能力,即最终的残余变形很小.确定新型装配式剪力墙的设计方法并通过合理的假定提出了设计模型.利用非线性有限元软件DRAIN-2DX中的桁架单元及纤维单元建立了后张无粘结预应力装配式短肢剪力墙的非线性有限元模型,并通过其验证了设计模型的合理性.     

型钢-螺栓连接装配式剪力墙抗震性能研究

为改善装配式剪力墙的抗震性能,文中设计一种型钢-螺栓连接的装配式剪力墙。通过有限元软件ABAQUS建立有限元模型,探究在低周往复荷载下的破坏机理及受力特性。结果表明装配式剪力墙采用型钢连接,其抗震性能与现浇连接方式基本一致,极限承载力提高了24.4%,延性相差1%;轴压比对装配式剪力墙的抗震性能影响较大;文中研究可为型钢连接装配式剪力墙结构的设计提供参考。     

全尺寸预制装配式剪力墙竖向连接节点受力性能数值分析

为研究预制装配式剪力墙结构竖向连接节点的受力性能,以某预制装配式剪力墙实际工程中的全尺寸墙体为研究对象,采用通用有限元软件ABAQUS,分别建立了现浇与预制钢筋混凝土剪力墙精细化有限元模型,对比分析了不同轴压比下现浇剪力墙试件与预制装配式剪力墙试件的受力性能差异;对于预制装配式试件,通过在接缝处预制与现浇混凝土表面设置摩擦接触来实现其整体性建模,并研究了不同摩擦系数对预制装配式试件承载力的影响。研究结果表明:预制装配式试件的承载力、变形性能与破坏特征同现浇试件大致等同,预制装配式试件的承载力略低,但刚度退化缓慢;轴压比对试件的承载能力有影响,轴压比越大,现浇试件与预制装配式试件的承载能力越高;设置摩擦接触属性时采用不同摩擦系数对预制试件的承载力影响不大。     

预制装配式型钢混凝土剪力墙试验对比研究

采用对比试验研究方式,通过对同尺寸、同配筋的现浇式型钢混凝土剪力墙试件和预制装配式型钢混凝土剪力墙试件的低周往复加载试验,研究了预制装配式型钢混凝土剪力墙的承载能力、滞回性能、刚度退化等抗震性能,以及灌浆销栓式套筒连接节点对型钢混凝土剪力墙抗震性能的影响趋势。结果表明,预制装配式型钢混凝土剪力墙的承载能力、刚度、耗能性能均略低于现浇式型钢混凝土剪力墙,但基本能够满足结构承载和抗震要求;对连接节点的分析可知,除了销栓的抗剪能力外,加强销栓与套筒和型钢之间的紧固,可以更好的提升套筒的连接性能。     

新型即插即用耗能支撑阻尼器装置设计方法与抗震性能分析

提出了一种新型即插即用耗能支撑阻尼器装置的设计方法,通过理论分析验证该装置设计方法的合理性.通过提前在预制柱和预制基础中预埋钢构件,实现耗能支撑阻尼器的"即插即用"设计理念.通过SAP2000有限元分析软件分别对2、4、6、8层预制装配式框架结构进行模拟分析,对各结构布置新型即插即用装置前后的层间位移、基底剪力以及滞回曲线等参数进行对比分析,比较不同层数结构布置新型即插即用装置前后的抗震性能.最后得出该新型即插即用装置在多层预制装配式框架结构中拥有较强的抗震耗能能力,并提出仅适用于多层结构的适用性范围结论.     

竖向钢筋套筒浆锚连接的预制剪力墙抗震性能非线性有限元分析

在低周反复荷载试验的基础上,对套筒灌浆连接的预制装配式剪力墙进行有限元分析,模拟分析轴压比、配筋率和配箍率等因素对剪力墙承载力和变形能力的影响。用ABACUS建立剪力墙非线性有限元模型,对比分析结果与试验结果,验证了有限模型的合理性。有限元模型可模拟实际预制剪力墙的受力性能,轴压比、配筋率、配箍率、混凝土强度对套筒灌浆连接的预制装配式剪力墙的承载力和变形能力影响较大,套筒位置、套筒数量对其影响较小,对这些参数进行合理的调整可以提高预制剪力墙的抗震性能。     

预制装配式剪力墙结构节点抗震性能试验研究

为促进建筑工业化和住宅产业化,进行预制装配式剪力墙结构中间层边节点的抗震性能试验研究。对2个现浇试件和3个预制装配试件进行低周反复荷载试验,试验结果表明预制装配试件具有与现浇试件相当的抗震性能。结合ANSYS进行理论分析,考虑到有限元方法的局限性,分析采用正向单调加载模式来近似评价节点在低周反复荷载作用下的抗震性能。有限元分析结果与实测结果能较好地吻合,可用来评价其抗震性能。最后,基于有限元模型探讨节点连接钢筋构造。通过系列工作,为今后预制装配式剪力墙结构的深入研究及推广提供试验及理论基础。     

装配式多层混凝土剪力墙结构抗震性能研究

本文针对装配式多层混凝土剪力墙结构的抗震性能进行了深入研究。由于拼缝的影响,装配式剪力墙结构的受力特点与现浇剪力墙结构存在一定差异,按现浇结构方法设计的装配式剪力墙结构未必满足结构性能"等同现浇"或"接近现浇"的设计目标。为了深入研究该类结构的抗震性能,必须要对其在地震全过程的性能进行详细的分析和对比研究。为此,本文采用两种常见的墙体连接方式——螺栓连接、锚环连接,根据相关试验研究结果,建立准确的计算模型,考虑不同连接方式中拼缝的影响,提出合适的整体分析方法。采用这种分析方法,对各类装配式剪力墙结构算例进行小震和大震下的抗震性能分析。基于试验研究及数值分析结果,提出了装配式多层剪力墙结构的抗震设计方法,并体现在中国工程建设标准化协会标准《装配式多层混凝土结构技术规程》的相关规定中。     

现浇与预制装配式混凝土框架节点抗震性能试验

为研究预制装配式混凝土框架结构连接节点的抗震性能,探讨其与现浇混凝土框架结构节点之间的性能差异,设计并制作了2组预制装配式混凝土框架节点试件和1组现浇混凝土框架节点试件,通过试验研究试件的滞回特性、承载能力、位移延性、强度退化和耗能能力等抗震性能及其破坏特征。结果表明:通过合理的设计,预制装配式混凝土框架节点的滞回耗能性能与现浇混凝土框架节点相当,其承载力和初始刚度基本等同于现浇混凝土结构节点,但其承载力退化速度快于现浇混凝土框架节点,屈服后预制构件累积损伤程度较现浇构件严重;预制装配式混凝土框架节点在轴压比较大时,节点破坏较为严重,耗能更多。     

装配式RC梁柱塑性可控钢质节点抗震性能足尺试验研究

装配式RC梁柱塑性可控钢质节点由钢制节点模块、上下柱模块、梁模块以及阻尼器模块装配组成。通过对该装配式节点及现浇节点进行拟静力加载足尺试验，并采用ABAQUS软件进行有限元数值模拟，研究装配式节点承载力、滞回耗能、延性以及承载力退化等抗震性能指标。试验及有限元模拟结果表明：相较于现浇节点，装配式RC梁柱塑性可控钢质节点的滞回曲线更饱满，耗能能力更强，延性更好，承载能力退化更缓慢；该装配式节点的极限承载力低于现浇节点，但能有效控制混凝土损伤，避免梁端混凝土发生弯曲破坏，实现梁端“塑性可控”；建立的有限元模型可较准确地预测同种装配式节点的承载能力和变形能力。     

冷挤压套筒连接RC装配式剪力墙抗震性能试验研究

为解决RC装配式剪力墙钢筋连接施工和质量检验困难的问题,提出了一种采用冷挤压套筒钢筋连接方式的装配式剪力墙构造形式。为探明此连接方式装配式剪力墙的可行性及其抗震性能,完成7个装配式剪力墙试件和2个现浇剪力墙对比试件的拟静力试验。对试件的水平荷载-侧移曲线及其特征点、钢筋应变进行了分析。结果表明：装配式剪力墙试件和现浇剪力墙试件均为压弯破坏。在简化构造的情况下,冷挤压套筒连接能有效传递钢筋拉压力。采用该连接的装配式剪力墙具有良好的抗震性能,耗能能力、延性均与现浇剪力墙试件接近。在轴压比为0.25~0.6范围内,轴压比增大,承载力增大,极限位移角减小;在剪跨比为0.9~1.35范围内,剪跨比增大,承载力减小,极限位移角增大,刚度退化更为平缓。     

新型装配式混凝土框架型钢节点试验

针对目前装配式混凝土节点连接复杂、湿连接多等问题,设计了3类（工字型钢、双腹板工字型钢、组合角钢）6个利用型钢连接的预制装配式混凝土梁柱节点,并开展了拟静力试验研究。通过试验现象及数据分析了各节点的破坏形态、抗震性能,研究了焊接连接形式、梁截面尺寸、截面形式对型钢节点力学性能的影响。结果表明:预制梁型钢与梁纵筋采用搭焊或预制板塞焊对节点性能影响不大;与标准现浇混凝土节点相比,工字型钢节点极限承载力显著提高,组合角钢与之相当,双腹板工字型钢略有降低;3类型钢节点均表现出良好的延性及耗能性能,能量耗散系数比现浇标准节点提高1倍以上;3类节点不同的破坏形态验证了提出的通过有意识地弱化节点邻近区域刚度而改善节点抗震性能的装配式节点设计理念。     

钢板焊接连接的带水平接缝装配式RC剪力墙抗震性能试验研究

为了研究采用钢板焊接连接的带水平接缝预制装配式钢筋混凝土剪力墙的抗震性能,设计了4个装配式钢筋混凝土剪力墙足尺试件并进行低周往复水平荷载试验,研究参数包括连接钢板厚度、侧向钢板设置和轴压比。结果表明：各试件均为压弯破坏,水平承载力在186~288kN之间,极限位移在25.74~29.37mm之间,滞回曲线为饱满的弓形,延性和耗能能力较好,刚度退化较慢;在连接钢板满足强度要求前提下,增大连接钢板厚度、增加侧向钢板对剪力墙的延性、刚度、承载能力和耗能能力影响较小;提高轴压比可以明显提高装配式剪力墙的刚度和承载能力,但会降低其耗能能力。采用ABAQUS有限元软件对装配式剪力墙抗震性能进行分析,所建立的有限元模型可以较好地模拟装配式剪力墙的受力性能。通过对比采用规范公式计算的承载力与试验承载力,表明可以采用JGJ 3—2010《高层建筑混凝土结构技术规程》中的公式计算文中装配式剪力墙的承载力,并给出了连接钢板的计算方法。     

低损伤预应力自复位装配式混凝土耗能框架节点试验和数值研究

为了提高传统预应力干连接节点的抗震性能,提出一种带软钢阻尼器的低损伤自复位装配式混凝土（self-centering precast concrete,SCPC）耗能框架节点。设计了10个不同参数试件,对其进行拟静力试验,研究不同试验参数下梁柱组合体的裂缝开展情况、滞回特性、预应力筋合力、骨架曲线、钢筋应变等。试验结果表明：相比传统的RC节点,低损伤SCPC节点具有良好的自复位能力和抗震性能,预制构件最大裂缝宽度仅为0.08mm;试验中预应力筋始终保持弹性状态,初始预应力越大、预应力筋四周布置能明显提高SCPC节点的初始刚度和耗能能力,耗能条尺寸为中等型号的软钢阻尼器D1在三种阻尼器中耗能效果最佳;梁中纵向钢筋的应变也随梁端位移的增加而增加,且拉应变值明显大于压应变。此外,通过节点有限元模拟和试验结果的误差分析可得,节点张开弯矩、极限弯矩、初始刚度和开裂后刚度的最大误差均在7%以内,从而验证了有限元模拟方法的精确性,可为低损伤SCPC框架结构的整体抗震分析奠定基础。     

装配式混凝土梁柱节点抗震性能试验与数值模拟

为研究不同螺栓强度等级对新型装配式半刚性混凝土梁柱节点抗震性能的影响,分别对螺栓等级为5.6级和8.8级的梁柱节点进行了足尺试验,分析了节点的滞回曲线、骨架曲线、割线刚度、等效黏滞阻尼系数等抗震性能指标,并基于ABAQUS有限元软件对现浇节点和5.6级螺栓连接的试验节点进行了数值模拟。结果表明:基于5.6级和8.8级螺栓连接的半刚性梁柱节点均具有良好的抗震性能和耗能能力,2组梁柱节点构件的刚度均随着位移等级的增加而逐渐降低,与5.6级螺栓连接的节点相比,8.8级螺栓连接的节点刚度退化速率较快,且正向加载下5.6级螺栓连接节点的极限承载力为8.8级螺栓连接节点的85.42%,负向加载下5.6级螺栓连接节点的极限承载力为8.8级螺栓连接节点的83.68%; 有限元模拟结果具有较高的准确性,能够很好地反映节点构件的抗震性能; 与现浇节点对比发现,现浇节点在耗能能力方面比试验节点好,但试验节点的极限承载力要优于现浇节点; 所得结论可为装配式半刚性梁柱结构的抗震设计提供依据,为新型装配式梁柱节点构件的发展及应用提供参考。     

Experimental and numerical study on low damage self-centering precast concrete energy dissipated frame connections

为了提高传统预应力干连接节点的抗震性能，提出一种带软钢阻尼器的低损伤自复位装配式混凝土（self-centering precast concrete，SCPC）耗能框架节点。设计了10个不同参数试件，对其进行拟静力试验，研究不同试验参数下梁柱组合体的裂缝开展情况、滞回特性、预应力筋合力、骨架曲线、钢筋应变等。试验结果表明：相比传统的RC节点，低损伤SCPC节点具有良好的自复位能力和抗震性能，预制构件最大裂缝宽度仅为0.08mm；试验中预应力筋始终保持弹性状态，初始预应力越大、预应力筋四周布置能明显提高SCPC节点的初始刚度和耗能能力，耗能条尺寸为中等型号的软钢阻尼器D1在三种阻尼器中耗能效果最佳；梁中纵向钢筋的应变也随梁端位移的增加而增加，且拉应变值明显大于压应变。此外，通过节点有限元模拟和试验结果的误差分析可得，节点张开弯矩、极限弯矩、初始刚度和开裂后刚度的最大误差均在7%以内，从而验证了有限元模拟方法的精确性，可为低损伤SCPC框架结构的整体抗震分析奠定基础。     

边缘配置高强纵筋装配式中高强再生混凝土剪力墙抗震性能研究#br#

为促进高性能绿色建筑结构发展,推动高强钢筋和中高强再生混凝土的工程应用,研发了边缘构件采用环筋扣合连接方式且配置高强纵筋的装配式中高强再生混凝土剪力墙,对6个剪跨比为2.2的装配式混凝土剪力墙进行了低周反复荷载试验。分析了不同再生粗骨料取代率、混凝土强度、边缘暗柱纵筋强度及搭接位置对装配式再生混凝土剪力墙的破坏形态、滞回性能、承载力、延性、刚度退化规律、耗能能力等抗震性能指标以及可恢复性能的影响。试验结果表明：边缘构件配置高强钢筋的装配式中高强再生混凝土剪力墙的破坏形态以弯曲破坏为主;再生粗骨料取代率对装配式中高强再生混凝土剪力墙的承载力、延性和耗能能力影响不大,各剪力墙均具有较好的抗震性能;边缘暗柱采用HRB600纵筋可有效提高装配式中高强再生混凝土剪力墙的承载力、耗能能力和可恢复性能;边缘暗柱纵筋在剪力墙底部塑性铰区搭接,会导致装配式中高强再生混凝土剪力墙的延性明显下降。给出了边缘配置HRB600纵筋的装配式中高强再生混凝土剪力墙水平承载力计算式,计算结果表明普通混凝土剪力墙的水平承载力计算模型同样适用于该装配式剪力墙结构。     

设置竖向通缝的螺栓连接双层钢板-混凝土组合剪力墙抗震性能试验

为提高双层钢板混凝土组合剪力墙的施工效率,提出了设置竖向通缝、水平缝通过螺栓连接的装配式双层钢板-混凝土组合剪力墙,并对6个缩尺比为1∶2的组合剪力墙进行了拟静力试验,得到其破坏形态、滞回性能、应变、刚度和承载力退化、耗能能力等试验结果,分析设置竖向通缝、不同形式水平缝螺栓连接等构造对组合剪力墙抗震性能的影响。试验结果表明：该装配式组合剪力墙抗震性能良好;相比于边缘构件和墙体焊接的组合剪力墙,设置竖向通缝的组合剪力墙承载力降低约25%,但延性提高;采用合理的水平缝螺栓连接构造,可保证连接处应力的有效传递。与一字形和锯齿形缝组合剪力墙相比,企口形缝组合剪力墙的承载力较低。