螺栓连接装配式一字形钢筋混凝土剪力墙承载力分析

针对螺栓连接装配式剪力墙的受力特性，推导了该装配式剪力墙水平接缝的滑移承载力、连接钢框屈服荷载的计算式，分析了钢框的局部屈曲。基于现有研究成果及规范方法，对预制墙板的开裂、屈服、峰值荷载以及斜截面受剪承载力进行了计算。建立了墙体水平接缝受剪承载力计算模型，给出了受剪承载力的计算式。研究结果表明：该装配式剪力墙的特征荷载与承载力的计算值与试验值吻合较好；合理的设计可实现试件屈服前或达到峰值荷载前受拉端连接件不滑移，以及在试验全过程中连接钢框受拉端不屈服；改善连接钢框翼板与腹板之间的焊接质量能大幅度提高连接钢框的屈曲临界荷载，避免局部屈曲的发生。高强度螺栓的滑移承载力，以及剪力墙受压区预制墙板底部与连接钢框腹板之间的摩擦作用是构成墙体水平接缝受剪承载力的两个主要部分。     

Experimental study of lateral load behavior of H‐shaped precast reinforced concrete shear walls with bolted steel connections

This paper presents an experimental study of H‐shaped precast reinforced concrete shear walls involving vertical connections under combined vertical and lateral loading. The H‐wall is composed of two prefabricated flange wall panels: one prefabricated web wall panel and vertical bolted steel connections between the flange and web panels. The assembling of the H‐wall is completely dry without any in situ casting. Three H‐wall specimens were constructed and tested to investigate the mechanical behavior and seismic performance of them. The lateral load‐bearing capacity, ductility, energy dissipation, lateral stiffness, strain in the connecting steel frame, and sliding within the bolted steel connections are presented and discussed to evaluate the effectiveness of the vertical connections. The ultimate shear‐resistance mechanism of the precast H‐wall assembly is also analyzed. The H‐wall assemblies generally possess high load‐bearing capacity, favorable ductility, and good energy‐dissipating capacity. The thickness of the steel plates in the connecting steel frame affects the lateral stiffness and the ultimate load‐bearing capacity of the H‐walls. Furthermore, the encasing steel plates for the web wall panel not only helps transfer the stress in the wall steel bars but also confines the concrete resulting in improved ductility.     

装配式容差剪力墙及其推复性能分析

装配式建筑是我国建筑行业发展的一个重要方向,近年来得到了很大的发展.快速的建造方式对构件的安装误差控制要求较高,尤其是钢筋,钢板等预埋件的精度提出更高的要求;另一方面,装配式构件之间连接易导致结构发生节点失效的脆性破坏模式.为此,文章提出了一种具有较大容差能力的装配式剪力墙结构,使用型钢对上下剪力墙进行连接,同时连接用...     

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...     

螺栓连接全装配式一字形RC剪力墙受力性能试验研究

采用高强度螺栓和连接钢框连接上下层预制钢筋混凝土（RC）墙板,形成一字形全装配式剪力墙。为了研究该全装配式剪力墙的基本力学性能及水平接缝的工作机制,以连接钢框的翼板厚度及高强度螺栓的公称直径及预拉力为参数,制作3个试件,进行了单调加载试验,对试件的水平荷载－侧移曲线及其特征点、钢筋应变、连接钢框与内嵌边框之间的相对滑移以及连接钢框的应变分布进行了分析。试验结果表明：采用螺栓连接的全装配式剪力墙具有较好的延性性能;减小高强度的螺栓直径及预拉力会使水平接缝内的相对滑移增大;减小连接钢框的翼板厚度会使连接钢框中的应力增加;连接钢框受压区的正应力远大于受拉区,受拉区与受压区分界点的位置与预制墙板基本一致。在试验的基础上,分析了水平接缝的工作机制。分析表明：摩擦作用、销栓作用是受拉区水平接缝传递荷载的主要方式;受压区水平接缝的工作机制与连接件之间的初始空隙有关,摩擦作用、销栓作用以及顶紧挤压作用是受压区水平接缝传递荷载的主要方式。     

浆锚连接装配式剪力墙空间结构模型试验研究

为验证浆锚连接装配式剪力墙的抗震可靠性并确定其受力性能,对一浆锚连接装配式剪力墙空间结构模型进行了低周反复加载试验。试验过程中观测了浆锚连接装配式剪力墙以及叠合连梁的开裂规律和破坏特点,测得了空间结构模型的荷载、位移数据,并以此为基础,进一步分析了浆锚连接装配式剪力墙空间结构模型的关键抗震性能参数。试验研究发现:浆锚连接装配式剪力墙的首条裂缝出现在浆锚搭接区的端部,并受拼缝界面水平相对滑移的影响;浆锚连接件的连接性能可靠,最终破坏阶段未出现连接件的失效;装配式剪力墙具有较好的抗震性能,但是其连梁的力学性能过于薄弱,在连梁屈服后整体结构的耗能性能并未出现明显的提高。研究表明浆锚连接在搭接区的边缘存在两个新的薄弱面,建议在装配式剪力墙中应重视连梁的合理设计。     

预制墙体钢板抗剪键连接数值模拟研究

通过对预制装配式剪力墙钢板抗剪键连接形式进行试验和数值模拟研究,分析了该种连接形式受力性能,包括承载力、抗震性能和延性性质,试验共设计了五组尺寸相同试件,采用ABAQUS有限元软件对其模拟,将得出数值结果与试验结果作了对比,结果表明:该种连接形式具有一定的承载力,在轴压为正时试件具有很好的延性,试验和数值结果较好吻合。     

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。     

装配整体式钢筋混凝土剪力墙子结构抗震性能试验研究

对一栋3层足尺的新型装配整体式混凝土剪力墙子结构进行拟静力试验。该结构中包含4种连接构造,即同层同跨内预制墙的竖缝采用干式连接,同层相互垂直墙体间采用现浇转角墙连接,上、下预制墙间采用型钢抗剪键和后浇型钢边缘构件2种连接构造进行连接。试验结果表明：该类型装配整体式型钢剪力墙结构具有良好的抗震性能;连梁在整个抗侧力体系中起到第一道防线的作用,加载结束时,连梁发生明显剪切破坏,具有较强的耗能能力;干式连接在试验中陆续进入屈服,可作为结构的第二道耗能防线;试验后期,部分干式连接的焊缝出现断裂,无法继续限制墙肢对楼板的冲切作用。型钢边缘构件和后浇RC转角墙中的纵筋分别在层间位移角达到1/150和1/100时发生屈服;整体模型在层间位移角达到1/75后,未出现承载力失效或楼板构件脱落现象,可认为该结构体系的抗震性能等同于现浇剪力墙结构。     

预制钢筋混凝土剪力墙结构拟静力试验研究

为研究预制钢筋混凝土剪力墙结构抗震性能,在实验室中建成三层足尺模型,对其进行了弹性阶段拟静力试验,详细介绍了试验模型的设计与制作过程,重点介绍了模型各构件之间的连接技术,给出了试验模型在低周往复荷载作用下的滞回曲线、刚度退化曲线及各级荷载作用下刚度退化的详细数据。刚度退化分析表明,预制钢筋混凝土剪力墙结构在出现可见微裂缝之前试验模型的刚度退化很显著,说明预制构件之间的变形能力较强,势必会提高结构的整体抗震耗能能力。这一预制钢筋混凝土剪力墙结构的新特点,需要进一步的试验研究和分析,使其在抗震中发挥有利作用。图10表4参12     

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。     

预制混凝土空心模剪力墙受弯性能试验研究

进行了1片钢筋混凝土剪力墙和3片预制混凝土空心模剪力墙的拟静力试验,研究了预制混凝土空心模剪力墙的受弯性能和水平接缝的性能。结果表明,空心模剪力墙的破坏过程和破坏形态与钢筋混凝土剪力墙相似,受弯承载力基本相当;空心模剪力墙位移延性系数为6.26~7.71,破坏位移角为1/71~1/53,具有良好的变形能力。空心模剪力墙底部水平接缝处的滑移小于钢筋混凝土剪力墙,在总水平位移中所占比例小于10%,水平接缝构造合理,能够保证竖向装配单元间的有效连接,可用于实际工程。提高约束边缘纵筋配筋率和轴压比可提高空心模剪力墙的受弯承载力及刚度,改善水平接缝抵抗滑移的性能。     

钢网格剪力墙力学性能试验研究及有限元分析

为解决现有加劲钢板剪力墙现场安装难度高、焊接工作量大等问题,提出了装配式钢网格剪力墙结构。为考察该抗侧力体系的静力性能和抗震性能,对2个缩尺模型进行了单调水平加载和低周往复加载试验。基于ABAQUS建立有限元分析模型,验证钢网格剪力墙有限元模型的准确性。研究结果表明：在单调荷载或低周往复荷载作用下,试验与有限元分析结果较为一致,试件均表现出良好的抗侧刚度、延性和耗能能力;其破坏过程为中间位置的T形钢构件首先出现全截面屈服,随着位移荷载的增大,靠近梁柱节点位置的较短T形钢构件开始局部屈服,最终所有T形钢构件均达到了全截面屈服,试件破坏形式为中部T形钢构件拉断,失效模式较为合理;试件破坏时的层间位移角均达到了3.6%以上,延性系数达到5.35以上,试件在每级荷载循环后的强度退化系数均在0.92以上,受力性能稳定。     

预制夹芯保温墙体FRP连接件抗剪性能加速老化试验研究

为实现预制夹芯保温墙体主体结构与围护结构同寿命,有必要开展混凝土环境下预制夹芯保温墙体纤维增强塑料(FRP)连接件的力学性能(主要是层间剪切性能)的加速老化试验研究。基于ACI 440.3R-04规定的试验方法,将30根预制夹芯保温墙体FRP连接件浸入60℃的模拟混凝土溶液中进行加速老化试验,侵蚀时间分别为3.65,18,36.5,92,183d,主要分析了侵蚀时间对FRP连接件层间剪切强度的影响。研究表明,在60℃模拟混凝土溶液环境下,FRP连接件的层间剪切强度早期退化较快,侵蚀36.5d后,退化速率逐渐变缓;侵蚀36.5d和183d后,FRP连接件的层间剪切强度分别下降了17.22%和26.89%。扫描电子显微镜(SEM)的观测表明,侵蚀后FRP连接件劣化区域内的纤维与周围树脂之间出现了明显的脱粘现象,而且随着侵蚀时间的增加这种脱粘现象更加明显。     

装配式剪力墙浆锚连接的受力性能试验研究

为研究装配式剪力墙竖向浆锚连接的钢筋锚固性能及结合面受剪性能,以插筋配筋率为参数进行了3组搭接试验和2组抗剪试验,确定了其竖向插筋的搭接长度,得到了抗剪试件结合面的承载力、破坏模式和荷载-滑移关系曲线。试验结果表明：选取的钢筋搭接长度能够满足承载力要求;同一试件中,结合面1（后浇混凝土与抗剪键相连的界面）先于结合面2（后浇混凝土与凹槽连接的界面）破坏;插筋配筋率对结合面开裂荷载影响较小,但对受剪承载力影响较大;抗剪试件破坏时凹槽附近易发生混凝土脱落,建议剪力墙受拉钢筋直径尽量大于8 mm。采用ABAQUS软件对抗剪试验进行了有限元模拟,并分析了后浇混凝土强度、后浇带宽度和凹槽长度等参数对结合面受剪承载力的影响。分析结果表明：提高后浇混凝土强度可使结合面受剪承载力提高;在满足锚固需求条件下,增加后浇带宽度可提高墙体的受剪承载力,减少凹槽长度对墙体受剪承载力影响较小。     

预制混凝土空心模剪力墙受力性能试验研究

通过1个钢筋混凝土剪力墙试件和5个横向孔洞为矩形的预制混凝土空心模剪力墙试件的拟静力试验,研究了采用纵向孔洞为圆形、横向孔洞为矩形的空心模构造的预制混凝土空心模剪力墙试件的受力性能。结果表明：该预制混凝土空心模剪力墙沿竖向分布钢筋位置出现竖向裂缝,避免了脆性破坏发生,位移延性系数为3.87~6.47,变形性能良好;现浇与预制混凝土结合面是墙体受力的薄弱部位,降低了墙体的受剪承载力,对高轴压比试件尤为显著;空心模剪力墙在正常使用阶段的刚度与现浇混凝土剪力墙相似,在设计计算时无需对刚度进行折减;提高轴压比和减小剪跨比能够增加墙体的初始刚度,但加快了后期刚度退化速率;降低水平钢筋配筋量对墙体的受剪承载力和变形能力影响较小,但降低了开裂荷载,增加了裂缝宽度。     

Experimental study on seismic performance of T‐shaped partly precast reinforced concrete shear wall with grouting sleeves

Prefabricated structure has prominent advantages such as easy control of construction quality, saving fabricating time and natural resources, and reducing environmental pollution and construction noise. The mostly used structural system in high‐rise buildings is reinforced concrete shear wall structure, which has high load capacity and lateral stiffness. Focusing on the connection of reinforcements, three T‐shaped partly prefabricated reinforced concrete shear walls and one cast‐in situ specimen in same dimensions as a control group are tested under low‐frequency cyclic loading to analyze their seismic performances in this paper. During the experiment, the axial compression ratio of specimens is fixed at 0.3, 0.4, and 0.5. Through the observation of phenomena and data analysis, hysteretic curve, skeleton curve, stiffness degradation, ductility, and load bearing capacity are compared and analyzed. The results show that partly prefabricated reinforced concrete shear wall has similar load bearing capacity with the cast in situ specimen, and it also has excellent ductility, stiffness, and energy‐dissipating capacity. The experimental results and analysis indicate that partly prefabricated reinforced concrete shear wall has outstanding seismic performances; under effective and reliable design, it can be used in building structures to play the same role as cast in situ components.     

钢管高强混凝土剪力墙轴心受压试验研究

提出一种钢-混凝土组合剪力墙,即钢管高强混凝土剪力墙。通过20个钢管高强混凝土剪力墙试件的轴心受压试验,分析其破坏形态和受力机理,研究管内外混凝土强度、截面钢管混凝土含量、纵筋配筋率、管间混凝土体积配箍率和高厚比等因素对钢管高强混凝土剪力墙轴心受压性能的影响。试验结果表明,弹性工作阶段钢管高强混凝土与外围钢筋混凝土能够协同变形、共同工作;由于钢管对高强混凝土的有效约束,管内可以采用高达C80～C100的高强混凝土,相对于普通混凝土剪力墙具有更高的轴心受压承载力;钢管高强混凝土剪力墙的轴压承载力是钢管间钢筋混凝土与钢管高强混凝土轴压承载力之和,钢管套箍效应的发挥程度与管间混凝土的体积配箍率相关;剪力墙在管外混凝土破坏后,仍能发挥较高且稳定的残余承载力。在试验研究的基础上,利用非线性有限元分析软件ABAQUS,建立剪力墙的力学模型并进行有限元仿真分析,并与试验结果进行对比。依据对试验结果的统计分析,提出了钢管高强混凝土剪力墙轴心受压承载力实用计算式,可供实际工程应用时参考。     

钢桁架混凝土组合剪力墙抗震性能试验研究

采用型钢桁架代替钢筋配置在剪力墙中形成钢桁架混凝土组合剪力墙（以下简称“桁架剪力墙”）,该剪力墙兼具钢结构延性好和混凝土结构受剪承载力高的优点,且能够克服钢结构耐腐蚀、耐火性能较差的缺点,其通过钢桁架替代钢筋更有利于装配化施工。对4个剪跨比为1.65的钢桁架剪力墙进行拟静力试验,通过试验得到的滞回曲线、骨架曲线和刚度退化曲线等,研究了不同轴压比（0.21和0.26）和不同抗剪键（短钢筋抗剪、短钢筋和栓钉共同抗剪）对剪力墙抗震性能的影响。采用有限元软件ABAQUS对钢桁架剪力墙进行参数分析,进一步考察了轴压比（0.2、0.3和0.4）、桁架竖杆含钢率（1.43％、2.09％和2.71％）和腹杆含钢率（1.37％、2.02％和2.64％）对其受剪性能的影响,并提出剪力墙受剪承载力计算公式。研究结果表明：当轴压比大于0.3时,随着轴压比的提升,剪力墙的受剪承载力有下降的趋势;钢桁架设置抗剪键对于剪力墙的受剪承载力影响不大,但能提高剪力墙的刚度和耗能能力;钢桁架竖杆含钢率对剪力墙受剪承载力有较大提升作用,而桁架腹杆含钢率对剪力墙受剪承载力的提升作用较小。计算钢桁架-混凝土剪力墙的受剪承载力时,可不考虑腹杆受压时平面外的失稳问题。     

Experimental study on seismic performance of L‐shaped insulated concrete sandwich shear wall with a horizontal seam

A series of new L‐shaped insulated concrete sandwich shear walls integrated with heat preservation function are tested for its seismic performance. Those specimens, partially excavated and filled with insulation materials, are made up of three precast specimens and one cast‐in‐situ specimen as a control group. For the three precast specimens, the vertical distributed reinforcements are equivalently spliced to the bottom beam by grouting sleeves arranged along the centerline of the wall, whereas for the compared specimen, they are directly cast‐in‐situ anchored. These specimens are tested under low frequency cyclic loading. The failure mode, yielding load and displacement, skeleton curve, energy dissipation, stiffness degradation, ductility, and so forth, are recorded and analyzed. The result shows that the precast specimens have similar bearing capacity and much better deformation capacity and ductility than that of the control group in this experiment. This indicates that the seismic performance of the proposed L‐shaped insulated concrete sandwich shear wall is desirable and generally meets the requirements of both function and safety, thus can be used as structural elements in practice. The methods in Chinese design code and American Concrete Institute code are adopted to calculate the ultimate shear capacity of this precast insulation shear wall, and it is found that the tested result is larger than the calculated one, indicating the calculation method is reliable.