装配式预制混凝土墙板竖向承载力试验研究与分析

以全螺栓连接装配式混凝土结构为对象,针对宽度为1200 mm、高为3 m的标准预制混凝土夹芯墙板,对其在竖向轴心和偏心荷载作用下的承载力进行了试验研究和有限元分析。结果表明:试件受轴心和偏心压力时,其极限荷载分别为2426.5、1131.7 kN,且破坏之前几乎没有弹塑性或塑性的发展过程,为典型的脆性破坏。轴压试件混凝土中较大的主拉应力主要分布在试件中水平螺栓孔上下端混凝土的表面、试件两页板中部顶端及两页板之间连接块的上下及外表面,并最终导致混凝土破碎,与试验结果相符。偏压试件受压页板较大主拉应力主要分布在试件中水平螺栓孔周围的混凝土表面及两页板之间连接块的表面,并最终导致混凝土破碎,与试验结果相符。两墙板试件在轴心和偏心荷载作用下极限荷载承载力的试验值与分析结果的比值分别为1.03和0.99,两者吻合良好,验证了有限元建模方法的正确性。水平螺栓孔造成了预制混凝土夹芯墙板的应力重分布和应力集中,导致了墙板的破坏,而两页板之间的混凝土连接块是保证两页板共同工作、提高夹芯墙板承载力的关键。     

承重保温一体化预制墙板轴压性能的试验研究

通过5榀全尺寸承重保温一体化预制墙板竖向轴压试验,研究了洞口、高厚比及加载方式对轴压作用下墙板的破坏模态、承载力、裂缝发展等受压性能的影响,分析蒸压砂加气混凝土砌块与混凝土框格的整体协同受力性能。试验研究表明：集中荷载作用下,肋柱局部发生受压破坏,墙板中肋柱、肋梁和砌块整体协同受力性能较好;均布荷载作用下,在试验高厚比范围内,墙板平面外侧向位移均小于6 mm,无面外失稳破坏,随着墙体高厚比增加承载力有所减小,洞口的存在可改变墙板的破坏模态;蒸压砂加气混凝土砌块与混凝土框格相互约束形成受力整体,肋柱承担主要荷载;给出承重保温一体化预制墙板轴心受压承载力计算式,算式计算结果与试验值吻合较好。     

预制轻钢轻混凝土外墙板受弯性能试验研究

预制轻钢轻混凝土外墙板是以轻钢龙骨为骨架,骨架一侧设置硅酸钙板,内部填充聚苯颗粒混凝土的预制轻质墙板。为研究墙板受弯性能,对硅钙板位置、轻混凝土强度、轻钢龙骨规格、龙骨腹板开孔、横龙骨间距等影响因素进行对比试验。研究表明:在面外荷载作用下,由于轻混凝土对轻钢的约束作用,预制轻钢轻混凝土墙板总体表现为轻钢龙骨受拉屈服破坏;墙板的抗弯承载力随着轻混凝土强度提高而增大;墙板一侧的硅酸钙板作为受拉面时,墙板的受弯承载力大于其作为受压面时墙板的受弯承载力;轻钢龙骨腹板开孔降低了墙板的受弯承载力;轻钢横龙骨对墙板承重受力性能影响不大。     

叠合整体式混凝土剪力墙轴心受压性能研究

通过对1个现浇和7个叠合整体式混凝土剪力墙足尺试件的轴心受压试验,考察了其在轴心荷载作用下的受力性能、破坏模态和承载力,分析高厚比、预制部分截面面积占全截面面积比例（预制率）和预制薄板板肋方向等因素对剪力墙试件轴心受压性能的影响。结果表明,叠合整体式混凝土剪力墙破坏模态分为叠合面开裂破坏和轴心受压破坏两种：叠合面开裂破坏前,有明显的开裂现象,破坏过程平缓,试件承载力较低;轴心受压破坏前,试件表面无明显的裂缝产生,破坏过程突然,承载力较高。墙体高厚比对试件的承载力影响不明显;预制率越高,压缩刚度越大,墙体竖向变形越小;预制薄板板肋对叠合墙受压性能影响较小。针对叠合整体式混凝土剪力墙轴心受压破坏模态,总结中、美两国规范及已有研究中的轴心受压构件承载力计算公式,给出了叠合整体式混凝土剪力墙的轴心受压承载力简化计算式,其计算值与试验值吻合较好。     

钢筋混凝土复合墙板轴向受力性能试验研究

提出一种轻质、节能等优良性能的新型墙板,由此种墙板组合构成的墙梁柱复合结构受力体系可以克服砌体结构的一些缺陷。通过对8个墙板试件进行的试验,考察了这种墙板在不同偏心距荷载作用下的破坏形态、极限承载力和变形。试验结果表明,此种墙板有较高的承载力,满足墙梁柱复合受力体系对该墙板的性能要求。     

节能复合墙板的极限承载力

对4块节能复合墙板进行了横向荷载作用下的试验研究,并对墙板破坏过程及模态、抗弯极限承载力、荷载-挠度曲线以及混凝土荷载-应变曲线等试验结果进行了系统分析,结果表明:墙板尺寸、配筋率、洞口尺寸均对墙板的抗弯刚度、极限承载力及破坏模态具有影响;配筋率与复合墙板的破坏形态密切相关,但对墙板开裂荷载基本没有影响;随着板的整体尺寸与洞口尺寸增加,复合墙板的开裂荷载和抗弯极限承载力均有所降低.所得结果可供钢结构住宅研究与设计人员参考.     

灌芯玻璃纤维石膏墙板轴心受压构件试验研究

在玻璃纤维空心石膏板的空腔内浇注混凝土形成的墙板称为灌芯玻璃纤维石膏墙板,该墙板可作为房屋的承重墙。通过对27个混凝土灌芯玻璃纤维石膏墙板受压试件在轴向压力作用下的试验,研究了墙板在轴向压力作用下的受力性能,得到了墙板的破坏机理和承载力,给出了玻璃纤维空心石膏板灌孔后的抗压强度基本指标和混凝土灌芯玻璃纤维石膏墙板轴心受压构件的承载力计算公式,为混凝土灌芯玻璃纤维石膏墙板房屋的结构设计提供了可靠的依据。     

竖向荷载作用下冷弯薄壁型钢墙架柱的承载力

采用有限元法对冷弯薄壁型钢住宅墙架柱在竖向荷载作用下的承载力进行了分析。通过对不带墙板墙架柱和一面石膏板、一面定向刨花板墙架柱试验试件在竖向荷载作用下的承载力、破坏模式和变形分析,验证了有限元法的正确性。采用有限元法分析了墙板厚度、柱间距、螺钉间距等参数对墙架柱承载力的影响。结果表明,当墙板厚度在11 mm以上时,增大墙板厚度不能提高墙架柱的轴向承载力;当墙架柱间距由400 mm增大到600 mm时,轴向承载力略有提高;当中间螺钉间距大于600 mm时,减小螺钉间距可显著提高墙架柱轴向承载力;当中间螺钉间距小于600 mm时,继续减小螺钉间距对轴向承载力的提高不明显。分析了冷弯薄壁型钢住宅中常用墙架柱在竖向荷载作用下的承载力,给出了这种墙架柱轴向承载力的设计建议。     

复式钢管高强混凝土柱轴压试验研究

通过20个复式钢管高强混凝土柱试件的轴心受压试验,对其破坏形态、受力机理、刚度和承载力进行研究。结果表明:内外钢管在轴压力作用下同时屈服,从主要承受竖向压力转变为主要承受环向拉力,内外层混凝土因受套箍约束而具有更高的抗压强度;随着等效套箍指标的增大,试件承载力与屈服荷载的比值增大、峰值后曲线趋于水平,破坏形态从剪切破坏转变成腰鼓形破坏;混凝土抗压强度、钢管屈服强度、内外管直径比、外管厚径比和内管厚径比是影响复式钢管高强混凝土柱轴心受压承载力的主要因素。试验结果及有限元分析表明,理想弹塑性本构模型适宜作为钢管混凝土轴压柱中钢管的本构模型。利用非线性有限元分析软件ABAQUS进行有限元分析,其结果与试验结果吻合良好。通过对试验结果的统计分析,提出了复式钢管高强混凝土柱轴心受压承载力实用计算式,可供实际工程设计参考应用。     

柱头科斗栱偏心受压性能试验研究及有限元分析

为研究竖向偏心荷载对柱头科斗栱受力性能的影响,对3个柱头科斗栱足尺试件进行不同偏心率下的竖向加载试验,得到了斗栱的破坏形态、刚度退化和变形能力。轴心受压破坏模式主要是大斗的压溃和正心瓜栱与单翘的劈裂,偏心受压时大斗和平板枋出现明显的转动,造成斗栱的抗压刚度与承载力降低。采用ABAQUS有限元软件对3种偏心率的斗栱进行有限元分析,模拟结果与试验结果吻合较好。在此基础上,对斗栱进行了参数分析,研究了竖向荷载偏心率,木材的抗压强度、弹性模量和摩擦系数对其受力性能的影响。结果表明：竖向荷载的偏心率越大,则斗栱的转动角度越大,其承载力越低;当偏心率为0.3时,斗栱的承载力比轴心受压时降低了41.64%;进入塑性阶段后,偏心受压斗栱的刚度退化较显著;随木材顺纹抗压强度和顺纹弹性模量的增加,斗栱的竖向承载力提高;木材的摩擦系数越大,斗栱产生的竖向位移越小。