新型混合装配式混凝土剪力墙抗震性能试验研究及有限元分析

预应力筋面积、预应力筋张拉应力、浆锚钢筋无黏结长度及轴压比是新型混合装配式混凝土剪力墙的重要设计参数。在前期试验基础上,开展考虑不同预应力筋面积的新型混合装配式混凝土剪力墙低周反复荷载试验,并采用Abaqus进行有限元参数分析。试验结果表明：相较现浇对比试件,新型混合装配式剪力墙试件抗裂性能、承载力、刚度均明显提高,位移延性性能及耗能能力接近,在预拉力不变的条件下,预应力筋面积变化对试件性能影响较小;有限元参数分析结果表明,预应力筋张拉应力与轴压比的变化将明显影响新型混合装配式混凝土剪力墙的强度与刚度,且均呈正相关关系,而预应力筋面积、浆锚钢筋无黏结长度影响则不够明显。综合分析认为,对于试验涉及的新型混合装配式混凝土剪力墙,建议预应力筋根数取3根,初始张拉力宜为416.6kN,浆锚钢筋无黏结长度宜为150mm。     

全预制装配剪力墙结构节点性能试验研究

通过5个足尺全预制装配剪力墙结构的T形外墙、梁、板节点试件的低周反复荷载试验研究,对比分析了预制装配式节点与现浇节点的承载力、耗能、延性及滞回特性。试验结果表明,全预制装配剪力墙结构(NPC体系)可以达到与现浇结构相同或相近的承载能力以及抗震耗能能力。     

预应力预制混凝土剪力墙截面设计方法

预应力预制混凝土剪力墙通过后张拉高强无黏结预应力筋将分段预制墙板拼装成整体,剪力墙与基础连接处布置若干普通钢筋以增强墙体的耗能能力。预制剪力墙在侧向荷载作用接缝处张开,依靠重力荷载和无黏结预应力筋提供恢复力。参照现行规范和已有的试验结果,给出了预应力预制剪力墙的性能目标,提出了预应力预制剪力墙截面设计方法,包括剪力墙截面尺寸、预应力筋、耗能钢筋以及墙脚约束混凝土设计。以4层预应力预制框架剪力墙结构为算例,采用有限元分析软件Open SEES建立数值分析模型,结果表明本设计方法可满足预期目标,进而验证了设计方法的合理性。     

高轴压比装配整体式预应力混凝土框架中节点抗震性能试验研究

装配整体式预应力混凝土框架中节点由预制柱、预应力T形叠合梁和现浇节点核心区组成,其中,预应力T形叠合梁采用穿过节点核心区的后张预应力筋（全黏结和部分黏结）。对2个高轴压比（0.68）装配整体式预应力混凝土框架中节点和1个现浇对比中节点足尺模型进行了低周反复荷载试验。试验结果表明：试件均发生梁端弯曲破坏,柱纵筋和核心区箍筋未屈服;试件滞回曲线均较饱满,表现出较好的耗能能力;3个试件的刚度退化规律基本一致,残余变形较小,变形恢复能力良好;与现浇对比中节点试件和全黏结预应力中节点试件相比,部分黏结预应力中节点试件的承载力分别高6%和1.5%,位移延性系数分别高11.8%和17.6%。     

纵肋叠合装配整体式混凝土剪力墙抗震性能试验研究

提出了一种新型的装配整体式剪力墙结构形式,其预制构件为带混凝土贯通肋的空心墙构件,现场在空腔内搭接竖向钢筋、浇筑混凝土形成叠合剪力墙构件.为研究新型预制剪力墙的抗震性能,以某实际工程为背景,完成6个足尺剪力墙试件的拟静力试验,主要模拟不同剪跨比及不同形式的墙体.试验结果表明,提出的新型预制剪力墙试件的承载力、刚度、破坏模式、耗能能力等性能与现浇试件一致,可按与现浇结构相同的方法进行此类装配整体式剪力墙构件的设计.     

预应力预制混凝土剪力墙抗震性能试验研究

通过后张拉高强无黏结预应力筋将分段预制墙板拼装成整体预应力预制混凝土剪力墙,剪力墙根部靠近中间位置布置若干普通钢筋以增加墙体耗能性。为比较该类剪力墙与现浇混凝土剪力墙的抗震性能,进行了3片预应力预制混凝土剪力墙和1片现浇混凝土剪力墙的拟静力试验,研究墙体的破坏过程及破坏形态、滞回及骨架曲线、位移延性、耗能能力、刚度退化、残余位移等。结果表明：预应力预制混凝土剪力墙的非线性变形集中在墙根部接缝处,导致墙体本身的损伤较小;预应力筋可提供恢复力,能有效减小残余变形;由于耗能钢筋的锚固失效,预制混凝土剪力墙的滞回曲线不如现浇混凝土剪力墙试件饱满;刚度退化早于现浇墙体,但下降段曲线较现浇墙体平缓,其刚度退化较现浇墙体缓慢;锚固失效是由耗能钢筋过密布置导致。     

环筋扣合锚接连接预制剪力墙抗震性能试验研究

对15个混凝土剪力墙试件进行低周反复荷载试验,研究环筋扣合锚接连接预制剪力墙的抗震性能,考察不同连接形式、不同钢筋配置、不同轴压比等参数影响下剪力墙试件的承载力、滞回特性及破坏机理。试件按纵筋直径和混凝土强度等级的不同分为3组,每组包括2个现浇试件（1个为钢筋贯通连接,1个为纵筋搭接连接）和3个采用环筋扣合锚接连接现浇带的预制试件（其中1个为箍筋加密试件）。试验结果表明：预制剪力墙试件与现浇试件的破坏模式一致,均为压弯破坏;箍筋加密预制剪力墙试件的极限位移角在1/82~1/50之间,其承载力、耗能、延性等性能与全预制试件基本相同,环筋扣合锚接连接剪力墙试件具有良好的抗震性能,可以用于装配式剪力墙结构的建造。     

全装配式钢筋混凝土框架-剪力墙结构抗震性能试验研究

为研究采用预制剪力墙、预制框架的全装配式RC框架-剪力墙结构的抗震性能,对2榀1/2比例两层两跨RC框架-剪力墙结构子结构模型试件（其中1榀为全装配试件PCFW2,1榀为全现浇对比试件RCFW）进行了低周反复荷载试验,分析了结构的破坏机制、破坏形态、塑性铰开展、滞回性能、位移延性、刚度退化和耗能能力等。结果表明：全装配式试件PCFW2与全现浇对比试件RCFW的开裂荷载相当,破坏过程和最终破坏形态基本相同;灌浆套筒、约束浆锚可有效传递钢筋应力;全装配式试件PCFW2整体性良好,其屈服荷载、峰值荷载、极限荷载均略大于全现浇对比试件RCFW的相应值,但相差不超过13.0%,位移延性系数较全现浇试件RCFW的略低。在大部分受力阶段,试件PCFW2耗能优于试件RCFW。建议全装配式框架-剪力墙结构中剪力墙的边柱（或边缘）纵筋,采用灌浆套筒连接,其余部分采用约束浆锚搭接连接,而框架湿节点处的后浇混凝土采用微膨胀混凝土。     

竖向钢筋搭接的装配整体式剪力墙抗震性能试验研究

提出了一种新型的装配整体式剪力墙结构形式,预制剪力墙内的竖向钢筋采用搭接连接。为研究这种新型预制剪力墙的抗震性能,以某实际工程为背景,完成了8个足尺剪力墙试件的拟静力试验,主要模拟不同剪跨比下的内墙和外墙。试验结果表明,本文提出的新型预制剪力墙,其承载力、刚度、破坏模式、耗能能力等性能与现浇试件一致,可以按照与现浇结构相同的方法进行设计。     

不同榫卯板构造的装配整体式剪力墙抗震性能试验研究

对1个现浇钢筋混凝土剪力墙试件和2个装配整体式剪力墙剪力墙试件进行拟静力试验,研究剪跨比为1.5的装配整体式剪力墙的抗震性能以及榫卯板构造对榫卯接缝的连接性能的影响.结果 表明:榫卯接缝整体性良好,接缝开裂时试件位移角远大于1/1000;装配整体式剪力墙的破坏区域主要集中在榫卯接缝处,峰值荷载时墙体根部混凝土基本完好,承载力低于现浇钢筋混凝土剪力墙,但刚度退化速率小于现浇钢筋混凝土剪力墙,变形能力、累计耗能大于现浇钢筋混凝土剪力墙,峰值荷载后装配整体式剪力墙进入墙柱组合体受力阶段,承载力下降减缓,位移角达到1/25时仍保持水平和竖向承载力;榫卯板横向凹槽底部与竖向孔洞内侧是否平齐对墙体承载力基本没有影响,但平齐构造可延缓榫卯接缝破坏,有助于提高墙体的刚度和耗能能力.     

部分预制装配型钢混凝土梁受剪性能试验研究

设计制作了15个部分预制装配型钢混凝土梁试件及2个全现浇型钢混凝土梁试件,并对其进行了静力试验,对处于正、负弯矩区段的部分预制装配型钢混凝土梁和采用蜂窝型钢的部分预制装配型钢混凝土梁的受剪性能进行了研究。通过分析试件的破坏过程、箍筋应变、荷载-转角曲线,对不同参数下试件的破坏形态、破坏机理和承载能力进行研究。结合试验研究结果,对影响预制装配型钢混凝土梁受剪性能的主要因素进行了分析。结果表明：部分预制型钢混凝土梁中预制部分与现浇混凝土能够很好地共同工作,部分预制梁受剪性能与现浇型钢混凝土梁无明显差别。     

无粘结预应力装配梁试验研究

对4个无粘结预应力装配梁试件进行低周反复加载试验,考虑预应力筋偏心位置、锚固长度、初始预应力度等参数变化。结果表明:无粘结预应力装配梁具有令人满意的抗震特性,与现浇混凝土结构相比虽然耗能低,但延性好自恢复能力强(残余变形小),较非线性大位移下试件破坏程度轻。分析了装配梁的恢复力特性、延性、耗能等性能与试验参数的关系,为无粘结预应力装配结构在地震地区的使用提供参考。     

自保温预制混凝土连梁抗弯性能试验研究

自保温预制混凝土剪力墙结构体系是一种既能承重,又能实现保温的新型体系,为配合该体系的应用,设计了一种内填保温芯的连梁截面形式。为研究自保温预制连梁在弯矩作用下的受力性能、破坏模式与节点构造,结合模块化装配式混凝土剪力墙结构体系,设计并制作了3个连梁试件(1个现浇实心对比试件和2个自保温预制试件),对其进行低周反复加载试验。通过试验研究表明,自保温预制连梁抗弯试件的平均屈服荷载和平均峰值荷载与现浇实心连梁试件相似,平均延性系数和平均累积耗能略优于现浇实心连梁试件。     

预应力装配整体式混凝土框架抗震性能试验研究

课题组提出了以预应力压接方式实现装配整体目标的高效、高预制装配率预应力框架结构体系——预应力装配整体式混凝土框架结构体系,并开展了系统研究.本文为研究其抗震性能,对一榀单层单跨预应力装配整体式混凝土框架结构进行了低周往复荷载试验,分析了其在低周往复荷载作用下的受力特点、破坏形态、延性和耗能能力等性能.试验结果表明:低周往复荷载作用下,框架梁两端钢筋首先屈服,并出现塑性铰,破坏形态与现浇结构类似;滞回曲线呈现较饱满的梭型形状,极限层间位移角达1/18,位移延性系数6.49,结构具有良好的塑性变形能力和耗能能力,表现出良好的整体性和抗震能力.     

预制墙板内现浇自密实混凝土叠合剪力墙抗震性能试验研究

通过5片预制普通混凝土(NC)墙板内现浇自密实混凝土(SCC) 叠合剪力墙试件,2片预制普通混凝土墙板内现浇普通混凝土叠合剪力墙试件的低周反复荷载试验,研究在不同墙体边缘构件约束形式、轴压比以及保温层设置与否等条件下,预制墙板内现浇SCC叠合剪力墙的抗震性能,分析现浇SCC与预制墙板叠合剪力墙受力全过程,以及承载能力、破坏形态、滞回曲线、骨架曲线、刚度退化曲线、延性性能、耗能能力等,并将现浇SCC与现浇NC两种叠合剪力墙进行对比。分析结果表明：现浇SCC与预制墙板叠合剪力墙具有较好的抗震性能;两侧预制墙板之间的桁架钢筋起着良好连接作用,使预制加现浇的叠合墙体能整体协同受力;预制墙板内现浇SCC叠合剪力墙承载力不低于预制墙板内现浇NC叠合剪力墙;两者的受力性能、破坏形态及裂缝分布基本相同,滞回曲线、耗能能力、刚度退化等指标接近;预制墙板内现浇SCC叠合剪力墙的延性好于预制墙板内现浇NC叠合剪力墙;轴压比从0.1增加到0.2,有利于改善叠合墙体承载力;与不设置边缘构件叠合剪力墙相比,边缘构件采用暗柱形式的叠合剪力墙整体工作性能增强。     

自复位装配式钢-混凝土混合框架节点抗震性能试验研究

结合装配式梁、柱构件螺栓连接施工便捷的特性与后张预应力筋预压连接的抗震性能优势,提出一种自复位装配式钢-混凝土混合结构框架节点,该节点由钢筋混凝土柱和钢-混凝土混合梁通过高强螺栓拼装而成,主要通过后张梁内的无黏结预应力筋提供复位力,并通过摩擦耗能装置与钢梁段塑性变形进行耗能。共完成了5个边节点的低周往复加载试验,分别研究了混合梁内预应力筋的初始预拉力与摩擦装置中高强螺栓的初始预紧力对该节点承载能力、抗震性能、耗能能力和复位能力的影响。研究结果表明：试件表现出明显的两阶段滞回特性,第一阶段为钢梁段屈服前,混凝土梁与钢梁段接触面呈现出持续开合复位机制,滞回曲线呈现明显双旗形,复位效果明显;第二阶段为钢梁段屈服后,随着荷载增大,钢梁的塑性变形逐渐增大,滞回曲线趋于饱满,试件耗能能力显著增加。试件的峰值荷载、延性系数和累积耗能值随摩擦装置中高强螺栓的初始扭矩增大而增大,峰值荷载和复位能力随梁内预应力筋的初始预拉力增大而增大。在整个试验过程中,各试件梁、柱主体构件损伤不明显,基本实现震后可恢复。     

全预制装配整体式剪力墙结构抗震性能研究

为研究全预制装配整体式剪力墙结构(NPC)的抗震性能,以江苏海门中南世纪城33号楼为例,进行了1/2模型设计与振动台试验,采用低周反复加载试验手段,掌握框架的裂缝开展、出铰顺序、破坏过程和破坏形态,分析全预制装配短肢剪力墙结构的破坏机制、承载能力、变形、滞回特性、耗能能力等结构特性,并与现浇混凝土框架结构比较.结果显示,两种结构体系性能相近.     

预制叠合整体式剪力墙的滞回性能试验研究

为研究预制叠合整体式剪力墙的滞回性能,对1块现浇剪力墙及1块预制叠合整体式剪力墙试件进行低周往复荷载试验,分析其在荷载作用下的破坏模态、滞回曲线、延性及耗能能力。试验研究表明:预制带肋叠合整体式剪力墙与现浇剪力墙具有相接近的延性及抗震耗能能力。     

预制混凝土装配整体式剪力墙的抗震性能试验研究

为研究一种具有新型连接方式预制混凝土装配整体式剪力墙的抗震性能,完成了四榀剪力墙试件的低周反复试验。在此试验的基础上,对此种连接方式剪力墙的受力特点、抗震性能以及有关的构造问题进行了较为深入的研究。结果表明:试验的预制装配剪力墙具有和现浇剪力墙基本相同的承载能力、抵抗变形能力及抗震性能。经过良好的设计施工,此种连接方式的预制剪力墙的抗震性能完全能够满足预期要求。     

中高剪跨比榫卯连接装配整体式剪力墙受弯性能试验研究

为研究轴压比、水平钢筋配筋量对设置现浇边缘构件装配整体式剪力墙的受弯性能的影响,完成了3个装配整体式剪力墙试件和1个现浇钢筋混凝土剪力墙试件的拟静力试验.试验结果表明:剪跨比为1.5的装配整体式剪力墙的承载力略低于现浇钢筋混凝土剪力墙,但变形能力更好;提高水平钢筋配筋量以及增大轴压比,装配整体式剪力墙墙体破坏区域向榫卯接缝和中部竖向通孔等位置处发展,墙体根部混凝土压溃区域面积减小,墙体承载力及正常使用阶段的刚度增大;装配整体式剪力墙榫卯接缝连接性能良好,能够保证墙体的整体性.