装配式钢管混凝土剪力墙钢管连接性能试验研究

本文完成了5个装配式钢管混凝土剪力墙钢管连接节点试件的拟静力试验,介绍了一种采用带螺纹套管灌浆连接的新型钢管连接方法,通过是否增设加强部位和不同灌浆方式的对比,研究了这种连接方式的连接性能,以及灌浆方式对其连接性能的影响,并计算连接缝处灌浆料与钢管的极限粘结强度。试验结果表明:这种新型的钢管连接方式是可靠的,是能够满足结构要求的,而且从底部浇注灌浆料更有利于提高试件承载力,其连接缝处灌浆料与钢管的极限粘结强度约为0.33~0.34倍的内部灌浆料抗压强度。     

装配式开洞断肢剪力墙抗震性能实验的研究

我国建筑设计中,虽然采用装配式剪力墙,但对于其抗震性能的研究相对较少,通过试验设计对装配式开洞剪力墙的抗震性能进行分析,确定了载荷位移、钢筋应力以及破坏状态,并在确定试件抗震性能以及力学性能的基础上,提出优化建议。     

快速往复荷载下装配式钢管混凝土边框剪力墙抗震性能试验研究

为研究快速往复荷载下装配式钢管混凝土边框剪力墙的抗震性能,设计制作了3片足尺单层单跨装配式钢管混凝土边框剪力墙试件,分别进行0.1,5,20 mm/s加载速率下的往复荷载试验,对其破坏形态、滞回曲线、骨架曲线、承载能力、延性系数、耗能能力及刚度退化等方面进行对比分析。试验结果表明:试件破坏均为墙体边框钢管屈服后底角混凝土压溃,而钢筋及钢管连接节点处未发生明显变化,说明套筒灌浆连接技术满足装配式结构受力要求。加载速率对装配式钢管混凝土边框剪力墙的抗震性能影响有限,加载速率较静态加载提高200倍时,剪力墙承载力提高6%,延性系数降低20%,等效黏滞阻尼比降低13.1%。     

灌芯装配式混凝土剪力墙抗震性能试验研究

为了验证灌芯装配式混凝土剪力墙的抗震性能,按照1∶1比例设计制作了1个足尺现浇剪力墙构件和3个组合方式不同的装配式剪力墙构件。试验过程中按照轴压比0.3对构件施加竖向荷载,并同时施加水平方向低周反复荷载。试验研究表明,灌芯装配式混凝土剪力墙构件的破坏过程和破坏形态与现浇剪力墙构件相似,极限承载力基本相当。现浇剪力墙构件破坏的层间位移角为1/54,3个灌芯装配式混凝土剪力墙构件破坏的层间位移角为1/54,1/60,1/71,远大于《建筑抗震设计规范》(GB 50011—2010)中规定的弹塑性层间位移角限值。试验过程中,墙身竖向钢筋的连接未发生破坏,穿孔插筋方式的边缘构件配筋方式能够保证竖向装配单元间的有效连接。     

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。     

新型钢管混凝土组合剪力墙抗震性能试验研究

提出在普通钢筋混凝土剪力墙的边缘构件和截面中部配置多根钢管的新型钢管混凝土组合剪力墙形式,完成了2个新型钢管混凝土组合剪力墙试件和1个普通钢筋混凝土剪力墙试件在高轴压比下的低周反复加载试验,研究其破坏形态、承载力、变形能力、刚度、滞回耗能、应变分布等抗震性能。结果表明,试件的破坏形态为压弯破坏,钢管的加入减轻了墙底混凝土和钢筋的破坏程度,限制了剪切斜裂缝的发展;新型钢管混凝土组合剪力墙试件的承载力比普通钢筋混凝土剪力墙试件提高25%左右;峰值位移角为1/100~1/75,极限位移角达到1/50,极限变形能力比普通钢筋混凝土墙提高30%左右。新型钢管混凝土组合剪力墙试件的滞回曲线比较饱满,刚度和强度退化过程比较平缓。总体来看,新型钢管混凝土组合剪力墙具有较好的抗震性能,其抗弯承载力可以按普通钢筋混凝土剪力墙进行计算,但将钢管等效为钢筋参与计算,结果过于保守,应适当考虑钢管对混凝土的约束作用。     

钢管约束高强混凝土剪力墙抗震性能试验研究

高强混凝土剪力墙承载力高,刚度大,但变形能力较差。为改善此类构件的变形能力,在剪力墙边缘构件采用钢管约束形式代替普通箍筋,进行了钢管约束高强混凝土剪力墙低周反复加载试验,研究试件的破坏形态、破坏机理、延性、滞回特性、刚度退化及耗能性能。试验表明,通过约束边缘构件内设置钢管,试件水平承载力下降缓慢,在较大竖向压力作用下,试件仍可保持竖向承载能力,可明显提高高强混凝土剪力墙的变形能力;相同轴压比下,钢管约束高强混凝土剪力墙试件较普通配筋高强混凝土剪力墙试件,极限位移增大27%,耗能值增加81%。根据试验结果,建立了钢管约束高强混凝土剪力墙正截面承载力计算公式,建议在高强混凝土剪力墙底部加强区采取钢管约束构件的形式,以提高高强混凝土剪力墙抗震性能。     

间隔钢管混凝土组合剪力墙抗震性能试验研究

间隔钢管混凝土组合剪力墙是一种新型抗侧力构件,其施工方便、布置灵活,具有良好的经济效益和工程应用价值。为研究轴压比对这种新型抗侧力构件的抗震性能的影响,对3个不同轴压比的足尺四管间隔钢管混凝土组合剪力墙试件进行水平低周反复加载试验,观察组合剪力墙破坏特征和破坏过程,得到组合剪力墙的滞回曲线、骨架曲线、承载力和刚度退化、延性、耗能能力等抗震性能指标。结果表明:组合剪力墙的破坏形式均为受压区钢管内混凝土压溃和钢管壁凸屈,缀板与钢管连接区域撕裂;随着轴压比增大,组合剪力墙的刚度和承载力增大,延性降低,与轴压比为0的组合剪力墙相比,轴压比为0.4的剪力墙承载力提高25%,延性降低19%;组合剪力墙的位移延性系数在2.401～3.479之间,极限位移角在1/40～1/34之间,等效黏滞阻尼系数达到0.15,整体抗震性能良好。     

装配式核心钢管混凝土柱抗震性能试验研究

装配式核心钢管混凝土(PCSTRC)柱可用于混合结构中的柱-柱快速拼装。为研究其抗震性能,设计并进行了5个PCSTRC柱、2个现浇CSTRC柱以及1个钢筋混凝土柱的足尺拟静力加载试验,结合数字图像相关(DIC)技术对柱加载全过程的变形进行了量测。分析了PCSTRC柱与现浇柱在破坏形态、承载力、滞回耗能和变形性能等方面的差异,以及轴压比、配钢率和装配位置对PCSTRC柱抗震性能的影响。结果表明：PCSTRC柱均发生预期的弯曲破坏模式,滞回曲线饱满,承载力、刚度和耗能能力与现浇柱接近,极限位移角与延性略有增加,钢筋套筒可有效传递钢筋应力,核心钢管增强了竖向连接的可靠性;PCSTRC柱与现浇柱的曲率分布差异主要集中在钢筋套筒及套筒下端拼接区域,在总水平位移中由滑移机制所产生的刚体转动变形占比增大。     

装配式复式钢管混凝土框架—梁端连接钢板剪力墙抗震性能试验研究

提出装配式复式钢管混凝土框架-梁端连接钢板剪力墙新型结构体系,包含装配式梁柱连接、装配式柱柱拼接和装配式框架-剪力墙连接技术方案,可实现结构体系的全螺栓装配式连接。为研究所提装配式体系的抗震性能,开展3榀1:2缩尺模型拟静力试验,得到各试件的破坏模式、滞回曲线、位移延性等性能参数。发现3个模型均表现出良好抗震性能,最大层间位移角均超过4%,位移延性系数均超过4。框架-梁端连接钢板剪力墙(BSW)的破坏过程为:BSW屈曲后形成明显的"拉力带",随后BSW在与框架的连接处发生撕裂,最后框架在梁柱节点和柱底区域形成塑性铰。试验结果表明:BSW先于框架发生破坏,可为框架提供第一道抗震防线,框架则为第二道;BSW可有效提高框架结构的承载力、刚度和延性,且提高的幅度与BSW的个数呈近似线性关系;所提BSW与框架的装配式连接可靠,可保证BSW与框架在整个加载过程中的协同工作能力,进而促使BSW的性能得以充分发挥。系列试验结果为所提新型装配式复式钢管混凝土框架-梁端连接钢板剪力墙结构体系的抗震设计提供依据。     

装配式混凝土剪力墙抗震性能探微

正在国家绿色发展战略下,建筑业正在朝着绿色建筑、节能建筑方向转型发展,装配式建筑受到建筑行业大力推进。装配式混凝土剪力墙是当前我国高层住宅建筑的抗侧力构件,较之传统现浇混凝土结构,其拥有着良好抗震性能与受力性能。     

灌芯装配式混凝土大板剪力墙抗震性能试验研究

为了研究灌芯装配式混凝土大板剪力墙的抗震性能,按1∶1比例足尺设计制作了4片剪力墙试件,其中试件SW-1和试件SW-3为两片不同配筋形式的现浇剪力墙构件,试件SW-2和试件SW-4为两片不同配筋及构造形式的灌芯装配式混凝土大板剪力墙构件,试件SW-1和试件SW-2配筋形式相同,试件SW-3和试件SW-4配筋形式相同。试验过程中,构件按照0.2的轴压比施加竖向荷载,并施加水平方向低周反复荷载。试验研究表明:灌芯装配式混凝土大板剪力墙层间位移角满足GB 50011—2010《建筑抗震设计规范》的要求,具有较好的耗能能力;灌芯装配式混凝土大板剪力墙灌孔处新、旧混凝土结合较好,没有出现明显的滑移,说明二者可以共同工作;灌芯装配式混凝土大板剪力墙的破坏过程和破坏形态与相同配筋形式的全现浇混凝土剪力墙相似,抗震性能相当。     

高强螺栓连接装配式混凝土剪力墙抗震性能试验研究

提出一种用于装配式剪力墙结构的螺栓连接的干式连接方法,即预制墙板上预埋钢件,上、下层墙体通过高强螺栓和预埋钢件进行连接。为研究高强螺栓连接装配式混凝土剪力墙的抗震性能,对1个现浇试件和2个高强螺栓连接试件进行拟静力试验,对试件的破坏特征、滞回性能、变形能力、承载能力、耗能能力及延性等进行分析。结果表明：高强螺栓连接装配式剪力墙有效实现了剪力墙构件的工作机制,滞回曲线饱满,耗能能力较强,抗震性能良好。现浇试件RCSW、钢筋焊接试件DCSW1、钢筋环绕型试件DCSW2的极限位移角分别达到了1/60、1/60和1/41;钢筋焊接试件DCSW1的裂缝开展形态、受力性能及破坏形态与现浇试件RCSW相似,耗能曲线基本一致,耗能能力接近;钢筋环绕型试件DCSW2的屈服荷载、峰值荷载和极限荷载均小于RCSW和DCSW1,墙体塑性变形偏小,耗能能力偏低。     

装配式圆钢管混凝土组合剪力墙抗震性能试验研究

为研究装配式圆钢管混凝土组合剪力墙的抗震性能,设计了3个足尺剪力墙试件,包括现浇圆钢筋混凝土剪力墙、现浇钢管混凝土组合剪力墙和装配式圆钢管混凝土组合剪力墙,通过低周往复加载试验,分析了剪力墙的破坏形态、滞回性能、耗能能力、延性和刚度退化。结果表明：钢管套筒灌浆连接方式可有效传递装配式钢管混凝土组合剪力墙两侧钢管混凝土暗柱竖向荷载,连接安全可靠;装配式钢管混凝土组合剪力墙和现浇钢管混凝土组合剪力墙弹塑性层间位移角均可达到2.5%,相比于普通钢筋混凝土剪力墙提高了25%;设置钢管混凝土暗柱剪力墙残余承载力约为现浇钢筋混凝土剪力墙的2倍;相比于普通钢筋混凝土剪力墙,现浇钢管混凝土剪力墙和装配式钢管混凝土剪力墙的变形能力分别提高了28.4%和25.3%;耗能能力分别提高了25.5%和43.6%。装配式钢管混凝土组合剪力墙结构两侧钢管混凝土暗柱的连接可采用弹簧单元进行模拟,弹簧竖向刚度建议取值为1 350 kN/mm。     

高轴压比钢管混凝土剪力墙抗震性能试验研究

为研究约束边缘构件内配置圆钢管的钢管混凝土剪力墙的抗震性能、探讨钢管混凝土剪力墙的轴压比限值及其约束边缘构件的配箍要求,完成了6个剪跨比大于2.0的高轴压比钢管混凝土剪力墙试件和1个钢筋混凝土剪力墙试件的拟静力试验。试验结果表明：剪力墙的破坏形态为压弯破坏及底部混凝土压溃而丧失竖向承载能力;钢管混凝土剪力墙的开裂水平力、名义屈服水平力、正截面受弯承载力和变形能力均比相同参数的钢筋混凝土剪力墙大;配置双钢管剪力墙的变形能力大于配置单钢管的剪力墙,约束边缘构件为端柱的剪力墙的变形能力大于约束边缘构件为暗柱的剪力墙;正截面受弯承载力试验值大于计算值。根据试验结果,提出了钢管混凝土剪力墙的设计建议。图9表7参13     

不同截面形式带竖向拼缝装配式钢管混凝土剪力墙抗震性能试验研究

为了研究带竖向拼缝的装配式钢管混凝土剪力墙结构的抗震性能,设计制作了2个带竖向拼缝的的1/3缩尺的两层装配式钢管混凝土剪力墙试件,试件墙肢截面形式分别为L形和工字形。通过对其进行低周往复加载试验,研究2个试件的墙体裂缝开展过程及破坏形态,并通过与带竖向拼缝的一字形墙体试件进行对比,分析不同截面形式的墙体的滞回曲线、骨架曲线、延性系数、刚度退化曲线和竖向拼缝的滑移曲线。结果表明,采用套筒灌浆方式连接的钢管节点能够满足受力需求;竖向拼缝的连接方式是可靠的,能够较好地满足结构的整体传力要求;另外,与一字形墙体试件相比,L形墙体和工字形墙体位移延性系数分别提高24.44%和50.38%,承载力分别提高8.94%和26.81%。     

装配式钢管混凝土组合框架的抗震性能试验研究

圆形或方形钢管混凝土柱与钢梁通过单边高强螺栓和适宜端板连接组成框架,通过钢筋桁架混凝土组合楼板形成了新型装配式组合框架。为了解装配式钢管混凝土组合框架在地震作用下的抗震性能和受力机理,进行了2榀两层单跨钢管混凝土柱与钢-混凝土组合梁通过单边高强度螺栓和平齐或外伸端板连接形成的组合框架的水平低周反复荷载试验,研究了柱截面形式和端板连接类型对组合框架破坏形式和抗震性能的影响。详细地观察了此类组合框架在水平低周反复荷载作用下的受力全过程和楼板裂缝发展规律,得到了此类结构的滞回曲线、骨架曲线、刚度退化规律、延性、耗能能力等抗震性能指标。试验结果表明,单边螺栓端板连接装配式钢管混凝土组合框架结构具有良好的滞回性能和耗能能力,延性系数μ为2.13~4.28,能量耗散系数E为0.652~0.90。在柱截面含钢率相同条件下,圆钢管混凝土组合框架的承载力小于方钢管混凝土组合框架,其延性、耗能性能优于方钢管混凝土组合框架。研究成果将为我国装配式钢管混凝土组合框架设计理论与应用提供科学依据。     

复式钢管混凝土装配式连接节点抗震性能试验研究

为研究复式钢管混凝土装配式连接节点的抗震性能,设计了5个复式钢管混凝土单边螺栓节点试件及1个穿心螺栓对比节点试件,进行了柱端固定轴压下水平往复加载试验,分析了T型件加肋、T型件翼缘厚度、梁柱线刚度比等对节点破坏形态、荷载-位移曲线、承载力、延性、耗能、刚度退化等抗震性能的影响。结果表明:复式钢管混凝土单边螺栓T型件连接节点滞回曲线饱满,变形耗能能力较强; 相比T型件未加肋试件,加单肋的节点极限承载力提高39%,加双肋节点极限承载力提高44%; T型件翼缘厚度20 mm的节点比14 mm的极限承载力提高13%,且极限位移也相应提高; 当梁柱线刚度比增大时,节点试件极限承载力和耗能能力均明显提高; 单边螺栓可发挥复式钢管混凝土柱内层钢管单边锁紧优势,内钢管应变值较大但节点域无明显变形,节点传力可靠且结构整体性较好; 对比穿心螺栓节点,单边螺栓节点初始刚度略小,极限承载力略有提高,二者等效黏滞阻尼系数基本相当,而节点变形能力及延性显著提高,说明单边螺栓装配式连接能较好地保证节点的稳定性和抗震性。