复合齿槽U型筋搭接连接装配式剪力墙抗震性能试验研究

复合齿槽U型筋搭接连接装配式混凝土剪力墙由预留复合齿槽区预制墙体、暗柱及上下层墙体U型筋连接节点组成。为研究该装配式剪力墙的抗震性能,通过1个现浇和3个预制剪力墙试件的低周反复加载试验,对比分析了各剪力墙的破坏形态、滞回特性、承载力、延性、刚度退化和钢筋应变。结果表明:所有剪力墙破坏形态均为暗柱纵筋压屈、墙体两侧底部混凝土压碎剥落的压弯破坏;采用双填料口能够保证复合齿槽后浇区混凝土的密实度,复合齿槽区形成的暗梁对墙体底部具有强化作用;剪力墙竖向分布钢筋采用U型筋在复合齿槽区搭接连接能够有效传递钢筋应力;相同轴压比条件下,预制剪力墙承载力约为现浇剪力墙的90%;预制剪力墙的极限位移角为1/72～1/51,平均位移延性系数均大于5;同一位移下,预制剪力墙的累积耗能略大于现浇剪力墙。可采用GB 50010—2010中建议公式计算复合齿槽U型筋搭接连接装配式剪力墙的压弯承载力,计算结果偏于安全。     

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...     

点连接自保温节能剪力墙抗震性能试验研究

提出一种集承重与节能为一体的新型剪力墙结构体系——点连接自保温节能剪力墙结构。通过三片点连接自保温剪力墙体在水平低周反复荷载作用下的试验,考察了结构的裂缝开展、受力全过程和破坏形态,分析了节能剪力墙体的变形性能、延性、耗能能力等抗震性能,探讨了螺栓点连接的可靠性和受力机理。研究结果表明,点连接自保温剪力墙结构体系结构安全可靠、受力性能良好,在水平低周反复荷载作用下,外侧预制混凝土模板不会发生脱落、分离、倒塌破坏,证明螺栓点连接是一种有效的连接方式,可以保证现浇主体混凝土剪力墙与外侧预制混凝土板形成整体,共同工作。为点连接自保温节能剪力墙结构体系的工程应用提供依据。     

装配式剪力墙齿槽式连接受剪性能研究

为研究装配式剪力墙齿槽式连接的受剪性能,进行了8片1/2缩尺剪跨比为0.54的齿槽式连接试件单调推覆加载试验。研究了装配式剪力墙齿槽式连接的破坏模式、开裂形态、荷载-位移曲线和承载力,分析了轴压比、暗柱设置、齿槽长度等因素对装配式剪力墙齿槽式连接受剪承载力的影响。结果表明：轴压比对齿槽式连接试件的开裂模式影响较大,轴压比较大的试件,裂缝开展以对角线方向的斜裂缝为主;轴压比较小的试件,裂缝开展以齿槽接合面裂缝为主;增加轴压比和设置暗柱提高了装配式剪力墙齿槽式连接的受剪承载力,齿槽长度对装配式剪力墙齿槽式连接受剪承载力影响较小。基于现有研究成果和试验结果,提出了装配式剪力墙齿槽式连接受剪承载力计算式,其计算结果与试验结果吻合较好。     

承插式预制钢板组合剪力墙抗震性能及其工程应用

传统钢板组合剪力墙在施工时,湿作业量大、施工效率低、环境污染严重。研发了承插式预制钢板组合剪力墙（简称为承插式预制剪力墙）,在工厂预制钢板组合剪力墙构件,在施工现场采用高强螺栓连接和后注浆工艺直接拼装,有效提高装配效率。以承插式预制剪力墙为研究对象,介绍其工厂预制、现场拼装的方式,并对该剪力墙水平拼缝的构造,以及承插式预制剪力墙的抗震性能进行研究;同时,将承插式预制剪力墙结构体系应用于高层住宅结构中。研究表明：承插式预制剪力墙具有良好的承载力、刚度,是一种抗震性能优越的剪力墙;该类墙体的水平接缝满足等强度设计原则;与混凝土剪力墙结构、钢框架-支撑结构相比,承插式预制剪力墙结构体系应用于高层住宅建筑时,综合效益更好。     

装配复合模壳体系混凝土剪力墙抗震性能试验研究

装配复合模壳体系剪力墙是一种新型的免拆模现浇混凝土剪力墙。进行了6个装配复合模壳体系剪力墙试件的拟静力试验,其中试件的剪跨比包括1.75和1.0,试验轴压比包括0.11、0.25和0.38。研究了模壳剪力墙试件的破坏形态、滞回曲线、骨架曲线、刚度、耗能与位移延性等抗震性能和极限承载力,并与整浇剪力墙试件进行对比,分析了拼缝连接钢筋构造以及模壳对模壳剪力墙抗震性能的影响。结果表明：模壳试件均为受弯破坏,破坏时试件两端根部模壳剥裂,且轴压比为0.38的试件的墙身下部模壳出现胀裂;模壳试件与整浇试件的滞回曲线相似,均较为饱满;达到峰值荷载前,模壳试件的刚度比整浇试件的略大,但破坏时二者刚度基本相同;模壳试件位移延性系数为2.46~4.71,极限位移角为1/50~1/38,具有较好的延性性能;模壳试件的极限承载力与整浇试件相当,二者之比平均为1.04;对边缘构件竖向纵筋采用逐根搭接、对竖向分布纵筋采用双排或单排钢筋搭接以及对水平分布纵筋采用双排钢筋搭接的构造做法,能保证装配复合模壳体系剪力墙的有效传力。最后,进行装配复合模壳体系剪力墙受力分析,并提出了相关设计建议。     

薄钢板剪力墙多层结构地震反应分析

利用ADINA分析程序建立了非线性有限元多层结构分析模型,分析了其在地震作用下的受力破坏特征及抗震性能,指出薄钢板剪力墙能够有效的提高结构的抗震性能,具有广阔的应用前景。     

装配式多层冷成型钢复合剪力墙结构分层次振动台试验研究

为促进多层冷成型钢结构的建筑工业化发展,提出了一种可模块化建造的装配式多层冷成型钢复合剪力墙结构体系(PM-CFS-CSWS),该体系将结构划分成柱模块(包括中柱模块、边柱模块和角柱模块)、墙体模块、组合楼板和连接件等部分,所有模块均可在工厂模数化生产,运输到现场后仅通过自攻螺钉装配连接成整体结构。以一栋振动台试验模型为实例说明PM-CFS-CSWS体系的构造方案、各模块间的连接技术和整个建造过程。试验中设计了4栋5层1∶2缩尺PM-CFS-CSWS振动台试验模型,并对模型结构开展了分层次振动台试验,分析试验现象以及结构在地震作用下的动力响应。结果表明,加强块节点、加强型和普通墙体可明显提高多层冷成型钢结构的抗震性能,所提出的多层体系基本满足我国抗震规范9度设防的要求,建议多层冷成型钢结构的弹塑性层间位移角限值可取为1/30~1/25。     

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。     

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。     

半刚接钢框架(柱弱轴)-内填剪力墙结构滞回性能的有限元分析

为了系统研究半刚接钢框架(柱弱轴)-RC剪力墙结构的抗震性能,基于该结构滞回性能所进行的循环荷载下的试验研究,以试验试件作为BASE试件,衍生出剪力墙厚、混凝土等级、水平抗剪钢筋、暗柱和暗梁配箍率以及剪力钉数量5个系列试件。利用自编的非线性有限元程序SRCWNP,对各种试件的滞回性能进行了有限元模拟,分析相关设计参数对结构滞回性能、刚度衰减、耗能性能及破坏模式的影响规律。结果表明:影响SRCW结构体系的承载能力和延性的主要因素是RC剪力墙的厚度和混凝土等级,而改变RC墙体配筋率(包括水平抗剪钢筋和暗柱、暗梁箍筋)和连接面上的剪力钉数量,对结构的整体性、延性和耗能能力有一定程度的影响。研究成果为进一步深入研究及工程设计与应用提供了理论依据。     

钢筋混凝土开洞叠合剪力墙抗震性能试验研究

通过对4片钢筋混凝土开洞叠合剪力墙和2片普通钢筋混凝土开洞剪力墙进行抗震性能试验研究,对比研究了试件的受力全过程、开裂部位、裂缝发展情况以及破坏形态,分析了试件的承载能力、滞回曲线、骨架曲线、刚度退化曲线、延性性能、耗能能力等。研究结果表明：钢筋混凝土开洞叠合剪力墙的受力性能基本和普通钢筋混凝土开洞剪力墙相同,具有较好的抗震性能;保温层外侧的预制钢筋混凝土板能够协同参与受力,与普通钢筋混凝土开洞剪力墙相比,其承载力可提高约7%,并可有效降低其刚度退化;剪式支架能使钢筋混凝土开洞叠合剪力墙的预制部分与现浇混凝土形成整体,共同参与工作。     

带约束拉杆双层钢板内填混凝土组合剪力墙抗震性能试验研究

提出一种带约束拉杆双层钢板内填混凝土组合剪力墙,通过对6个剪跨比为2.0、轴压比为0.6的此类剪力墙试件的低周往复加载试验,研究试件的破坏形态、滞回曲线、骨架曲线、承载力退化、刚度退化、位移延性系数和耗能等抗震性能。结果表明：带约束拉杆双层钢板内填混凝土组合剪力墙抗震性能良好,6个试件的屈服位移角平均值为1/147,极限位移角平均值为1/48,位移延性系数平均值为3.57;减小约束拉杆间距和采用梅花式布置约束拉杆的方式,能更好地对钢板和混凝土提供约束,延缓钢板局部屈曲,增大混凝土的极限变形能力,提高剪力墙承载力、延性和耗能能力,减缓承载力退化和刚度退化,改善剪力墙抗震性能。     

Seismic design method and experimental study of composite steel plate-concrete coupled shear wall systems

钢板混凝土联肢组合剪力墙是一种具有“双重防线机制”的优良抗震结构体系,其理论研究已经滞后于工程实践的发展,传统的基于强度的抗震设计方法难以从抗震耦合机制层面解决连梁和组合墙肢的匹配问题。为此提出以耦连比为基本设计参数,以连梁-墙肢“双重防线机制”为性能目标的钢板混凝土联肢组合剪力墙抗震设计方法。基于此方法,设计原型结构,并按原型结构底部五层的联肢墙设计制作1∶4缩尺试件,对试件施加往复荷载,考察试件的整体屈服机制。试验结果表明,结构体系通过钢连梁的剪切变形和墙肢底部的塑性铰变形来耗散能量,实现了连梁-墙肢“双重防线机制”,验证了该设计方法的合理性。     

不同方式连接下钢柱-一体式预制混凝土墙组合构件抗震性能试验研究

钢框架与内部混凝土墙形成的组合构件具有优越的抗震性能。为进一步分析钢柱-一体式预制混凝土墙不同方式连接（梁柱刚接与柱边焊接、梁柱刚接与柱边不焊、梁柱铰接与柱边焊接、梁柱铰接与柱边不焊）时的抗震性能,分别对4个不同连接形式的钢柱-一体式预制混凝土墙的1/2缩尺模型进行了低周往复加载试验。得到了该类构件的滞回曲线及骨架曲线,并通过分析各构件的试验现象、承载力、刚度、耗能能力、延性及应变和变形,得出了不同连接形式对该类构件抗震性能及受力机理的影响。试验结果表明：钢柱 一体式预制混凝土墙体呈现三道防线特征,其中混凝土墙板为第一道防线,内斜撑为第二道防线,边框为第三道防线。柱边焊接对构件的承载力、刚度及边框与内墙组合作用的影响最为明显;内支撑对构件的刚度贡献最为显著且对边框与内部墙板组合作用的发挥具有关键作用。节点铰接且柱边不焊的构件位移延性系数可达2.83,可按1/20作为其弹塑性最大层间位移角限值,其他连接方式的构件位移延性系数在1.22～1.53之间,建议按1/100作为其弹塑性层间位移角限值。按位移控制进行设计的结构推荐采用节点铰接且柱边不焊的构件,而按承载力控制进行设计的结构推荐采用节点刚接且柱边焊接的构件。     

接缝形式对凹槽浆锚连接装配式混凝土剪力墙抗震性能影响研究

为研究不同接缝形式（水平接缝、竖向接缝、竖向和水平接缝）的凹槽浆锚连接预制混凝土剪力墙抗震性能,完成1片现浇剪力墙和3片不同接缝形式的预制剪力墙拟静力加载试验,分析了不同接缝形式对预制墙体破坏过程、破坏特征、滞回性能、承载力、延性等的影响。试验结果表明：4片墙体的破坏形式均为受弯破坏;水平接缝装配式剪力墙在峰值荷载前受力性能与现浇剪力墙基本相似,峰值荷载后随着水平接缝处结合面的开裂,水平接缝装配式剪力墙承载力和刚度退化较快;竖向接缝装配式剪力墙抗震性能总体上符合规范GB 50011—2010抗震要求,其延性略低于现浇剪力墙,且预制墙体竖向接缝的后浇部分利于结构的耗能;同时采用竖向和水平接缝装配式剪力墙的峰值荷载与竖向接缝剪力墙的基本一致,而极限位移较现浇剪力墙的低27%,其竖向接缝后浇部分的钢筋配筋率影响剪力墙的承载力。     

钢筋混凝土水平拼接叠合剪力墙抗震性能试验研究

通过对3片钢筋混凝土水平拼接叠合剪力墙、1片钢筋混凝土整体叠合剪力墙和1片钢筋混凝土全现浇剪力墙进行抗震性能试验研究,对比研究了试件的裂缝发展情况及破坏形态,分析了试件的承载能力、滞回曲线、骨架曲线、刚度退化曲线、延性性能、耗能性能等。研究结果表明：水平拼接叠合剪力墙与整体叠合剪力墙以及全现浇剪力墙的受力过程、破坏模式基本相同,抗震性能指标相近,具有较好的抗震性能;水平拼接节点构造合理,水平拼接叠合剪力墙的承载能力不低于整体叠合剪力墙;剪式支架能使钢筋混凝土叠合剪力墙的预制部分与现浇混凝土形成整体,协同工作承受外部荷载。     

Seismic performance assessment of new dry‐assembled prefabricated composite shear wall system with beam‐only connection

Two types of prefabricated composite shear wall systems were proposed using modular and separated dry‐assembled ways, respectively. The seismic performance of four composite shear wall systems, two for the modular assembly way and two for the separated assembly way, was numerically evaluated including failure mode, loading and deformation capacities, hysteresis behavior, ductility, stiffness degradation, and energy dissipation. The nonlinear numerical simulations were conducted based on plastic‐damage constitutive laws for both concrete and steel materials using ABAQUS platform, which were further verified by the experimental investigations. The results showed that the mechanical performance of the modular assembly system is superior than that of the separated assembly system. The former exhibited good bearing and deformation capacities: The peak force is enhanced by 50% on average, the ultimate drift ratio reaches an average value of 3.7%, and the ductility coefficient has an average value of 10.5. As for the same assembly way, the prefabricated system with inner steel plate appeared better seismic properties compared to that with outer steel plate. Furthermore, the modular assembly system behaved prominent energy dissipation capacity with plentiful hysteresis loops. The equivalent damping ratio of this system reaches 15.93% at the drift ratio of 2%, which is the limit drift ratio for normal buildings in rare earthquakes.     

Experimental and shear bearing capacity studies of the assembled composite wall with bolted connections

To realize the dry connection of an assembled composite wall structure, a bolted connection based on the horizontal joint of an assembled composite wall is proposed. Five specimens were designed under monotonic loading. The failure modes, the seismic performance of the specimens, and the strains and slip of the connectors were studied. The plate thickness and the high‐strength bolts diameter are the key points of research. Moreover, the finite element model for experiment is also established, and the parameters are analyzed based on the numerical models. The results of the experiments and the simulations show that the bolted connection is feasible and the specimens have good deformation capacity. Increasing the plate thickness can improve the bearing capacity of the specimens. Finally, the formula for the shear bearing capacity of the specimen is obtained.     

双钢板混凝土组合剪力墙滞回性能的有限元分析

对双钢板混凝土组合剪力墙进行了3个试件的ABAQUS有限元分析,变化了剪跨比参数,分析结果表明,双钢板混凝土组合剪力墙最后的破坏形态为端柱混凝土压碎和端柱钢板鼓曲;破坏过程可以分为弹性工作阶段、塑性工作阶段和破坏阶段三个阶段;滞回曲线饱满,具有较强的耗能能力;随剪跨比的增加,试件峰值承载力减小。