雙面疊合剪力墻平面外受力性能
發(fā)布時間：2021-11-23 05:24
為研究帶水平接縫的裝配整體式雙面疊合剪力墻的平面外受力性能,完成了1片雙面疊合剪力墻和1片現(xiàn)澆剪力墻足尺試件的平面外靜力加載試驗和有限元參數(shù)分析,對比分析了各試件的破壞形態(tài)、荷載-位移曲線、剛度退化特征和水平接縫處豎向連接鋼筋的傳力性能,提出了雙面疊合剪力墻平面外受彎承載力和水平接縫截面受剪承載力的計算方法。結果表明:雙面疊合剪力墻與現(xiàn)澆剪力墻試件的破壞形態(tài)基本相同,均為平面外彎曲破壞,與現(xiàn)澆剪力墻相比,雙面疊合剪力墻試件的初始裂縫出現(xiàn)在底部水平接縫處,隨后在墻面出現(xiàn)并逐級向上發(fā)展,表現(xiàn)出良好的延性破壞特征;雙面疊合剪力墻試件具有較高的平面外受彎承載力和變形能力,其初始剛度、極限承載力、平面外位移延性系數(shù)均大于現(xiàn)澆剪力墻試件;雙面疊合剪力墻試件的有限元計算結果與試驗結果吻合良好;隨著軸壓比增加,疊合剪力墻平面外承載力明顯增加,但延性明顯降低;高厚比越小,疊合剪力墻平面外承載力越高,而對延性則影響不大;提出的受彎承載力計算結果與試驗結果吻合較好,可用于指導工程實踐。
【文章來源】：建筑科學與工程學報. 2020,37(04)北大核心
【文章頁數(shù)】：10 頁
【部分圖文】：
試件剛度退化曲線
圖8為各試件鋼筋的應變-位移曲線。對于試件RCW,隨著平面外荷載的不斷增大,受拉側豎向鋼筋拉應變增大,受壓側豎向鋼筋壓應變增大,到達極值后又逐漸減小,至位移為160 mm時,大部分豎向受力鋼筋處于受拉狀態(tài)。對于試件DPCW,加載初期,受拉(壓)側豎向連接鋼筋和預制墻板豎向受力鋼筋拉(壓)應變增大,試件屈服后,受壓側鋼筋壓應變逐漸減小,隨后逐漸由受壓狀態(tài)轉變?yōu)槭芾瓲顟B(tài),至位移約為50 mm時,大部分豎向受力鋼筋處于受拉狀態(tài)。試件DPCW和試件RCW的應變-位移曲線總體趨勢比較接近,但由于雙面疊合剪力墻水平接縫處豎向連接鋼筋搭接連接的傳力機制與現(xiàn)澆剪力墻的單根鋼筋傳力機制有所差別,兩試件局部區(qū)域鋼筋的應變規(guī)律略有不同。首先,在加載初期,試件DPCW的受拉區(qū)豎向連接鋼筋同試件RCW的受拉區(qū)豎向鋼筋相比,拉應變增速更大。分析認為:在雙面疊合剪力墻平面外受力時,受拉一側預制墻板不參與結構受力,即計算高度比現(xiàn)澆剪力墻小50 mm,混凝土受壓區(qū)高度更小,相同加載速率下,試件DPCW受拉區(qū)豎向連接鋼筋應力增長更快。其次,試件DPCW的受壓區(qū)豎向連接鋼筋同試件RCW的受壓區(qū)豎向鋼筋相比,更早從受壓狀態(tài)轉變?yōu)槭芾瓲顟B(tài),峰值拉應變更大。分析認為:兩試件的受壓鋼筋位置不同,隨著受壓區(qū)高度不斷減小,雙面疊合剪力墻受壓區(qū)豎向連接鋼筋位于離受壓區(qū)中心較遠的后澆層,其應變的變化較快。
預制裝配式混凝土結構作為一種適應工業(yè)化生產模式的建筑結構形式,在中國受到越來越多的關注和重視[1-2]。本文研究的半預制半后澆式雙面疊合剪力墻是由內、外葉預制鋼筋混凝土板通過構造三角鋼筋桁架連接成帶中間空腔的墻板構件,在現(xiàn)場裝配施工時通過后澆混凝土填充芯層空腔而形成的一種新型疊層式混凝土剪力墻(圖1),可用于裝配式混凝土多層、高層住宅建筑。與現(xiàn)澆剪力墻相比,雙面疊合剪力墻結構工業(yè)化程度高、施工速度快、使用模板少,與實心剪力墻相比,其整體性能好、安裝精度和難度低,是一種適合中國國情的半裝配式結構體系。近年來,國內外學者對疊合剪力墻的研究主要集中在采用不同的水平接縫連接構造[3-4]、豎向拼縫連接構造[5-6]和不同邊緣構件形式[7-8]的單片墻體抗震性能等,如蔣慶等[3]完成了雙排豎向插筋連接的雙面疊合剪力墻擬靜力試驗,研究表明雙面疊合剪力墻的破壞過程、剛度和耗能能力與現(xiàn)澆剪力墻相似,承載力略低于現(xiàn)澆剪力墻;Aldemir等[5]的研究表明預制疊合墻板采用正確的豎向拼縫連接構造可以安全應用于抗震設防地區(qū);王滋軍等[7]通過不同邊緣構件的疊合剪力墻擬靜力抗震試驗,得出了現(xiàn)澆約束邊緣構件優(yōu)于部分預制約束邊緣構件的結論。然而,目前國內外關于雙面疊合剪力墻平面外受力性能的研究尚不多見,Amran等[9]對采用鋼筋桁架連接的預制混凝土泡沫夾芯墻板進行了抗彎性能試驗和有限元模擬,研究表明鋼筋桁架能夠保持墻板進入塑性階段后的整體性能。種迅等[10]進行了嵌入式基礎的雙面疊合墻平面外靜力加載試驗,研究表明雙面疊合剪力墻在平面外受力時預制墻板和芯層后澆混凝土整體工作性能好,未發(fā)生明顯滑移。薛偉辰等[11]對邊緣構件區(qū)的雙面疊合剪力墻進行平面外低周反復荷載試驗,研究表明雙面疊合剪力墻平面外極限承載力比現(xiàn)澆剪力墻低10.7%,平面外延性系數(shù)大于現(xiàn)澆剪力墻。鑒于目前有關雙面疊合剪力墻平面外受力性能的研究尚不夠充分,本文依據(jù)《裝配式混凝土建筑技術標準》[12]設計了1片帶水平接縫的裝配整體式雙面疊合剪力墻足尺試件和1片現(xiàn)澆剪力墻足尺試件,進行了平面外極限承載力試驗研究和有限元分析,并提出其受彎和受剪承載力計算方法,為雙面疊合剪力墻設計及工程應用提供依據(jù)。
本文編號：3513216
【文章來源】：建筑科學與工程學報. 2020,37(04)北大核心
【文章頁數(shù)】：10 頁
【部分圖文】：
試件剛度退化曲線
圖8為各試件鋼筋的應變-位移曲線。對于試件RCW,隨著平面外荷載的不斷增大,受拉側豎向鋼筋拉應變增大,受壓側豎向鋼筋壓應變增大,到達極值后又逐漸減小,至位移為160 mm時,大部分豎向受力鋼筋處于受拉狀態(tài)。對于試件DPCW,加載初期,受拉(壓)側豎向連接鋼筋和預制墻板豎向受力鋼筋拉(壓)應變增大,試件屈服后,受壓側鋼筋壓應變逐漸減小,隨后逐漸由受壓狀態(tài)轉變?yōu)槭芾瓲顟B(tài),至位移約為50 mm時,大部分豎向受力鋼筋處于受拉狀態(tài)。試件DPCW和試件RCW的應變-位移曲線總體趨勢比較接近,但由于雙面疊合剪力墻水平接縫處豎向連接鋼筋搭接連接的傳力機制與現(xiàn)澆剪力墻的單根鋼筋傳力機制有所差別,兩試件局部區(qū)域鋼筋的應變規(guī)律略有不同。首先,在加載初期,試件DPCW的受拉區(qū)豎向連接鋼筋同試件RCW的受拉區(qū)豎向鋼筋相比,拉應變增速更大。分析認為:在雙面疊合剪力墻平面外受力時,受拉一側預制墻板不參與結構受力,即計算高度比現(xiàn)澆剪力墻小50 mm,混凝土受壓區(qū)高度更小,相同加載速率下,試件DPCW受拉區(qū)豎向連接鋼筋應力增長更快。其次,試件DPCW的受壓區(qū)豎向連接鋼筋同試件RCW的受壓區(qū)豎向鋼筋相比,更早從受壓狀態(tài)轉變?yōu)槭芾瓲顟B(tài),峰值拉應變更大。分析認為:兩試件的受壓鋼筋位置不同,隨著受壓區(qū)高度不斷減小,雙面疊合剪力墻受壓區(qū)豎向連接鋼筋位于離受壓區(qū)中心較遠的后澆層,其應變的變化較快。
預制裝配式混凝土結構作為一種適應工業(yè)化生產模式的建筑結構形式,在中國受到越來越多的關注和重視[1-2]。本文研究的半預制半后澆式雙面疊合剪力墻是由內、外葉預制鋼筋混凝土板通過構造三角鋼筋桁架連接成帶中間空腔的墻板構件,在現(xiàn)場裝配施工時通過后澆混凝土填充芯層空腔而形成的一種新型疊層式混凝土剪力墻(圖1),可用于裝配式混凝土多層、高層住宅建筑。與現(xiàn)澆剪力墻相比,雙面疊合剪力墻結構工業(yè)化程度高、施工速度快、使用模板少,與實心剪力墻相比,其整體性能好、安裝精度和難度低,是一種適合中國國情的半裝配式結構體系。近年來,國內外學者對疊合剪力墻的研究主要集中在采用不同的水平接縫連接構造[3-4]、豎向拼縫連接構造[5-6]和不同邊緣構件形式[7-8]的單片墻體抗震性能等,如蔣慶等[3]完成了雙排豎向插筋連接的雙面疊合剪力墻擬靜力試驗,研究表明雙面疊合剪力墻的破壞過程、剛度和耗能能力與現(xiàn)澆剪力墻相似,承載力略低于現(xiàn)澆剪力墻;Aldemir等[5]的研究表明預制疊合墻板采用正確的豎向拼縫連接構造可以安全應用于抗震設防地區(qū);王滋軍等[7]通過不同邊緣構件的疊合剪力墻擬靜力抗震試驗,得出了現(xiàn)澆約束邊緣構件優(yōu)于部分預制約束邊緣構件的結論。然而,目前國內外關于雙面疊合剪力墻平面外受力性能的研究尚不多見,Amran等[9]對采用鋼筋桁架連接的預制混凝土泡沫夾芯墻板進行了抗彎性能試驗和有限元模擬,研究表明鋼筋桁架能夠保持墻板進入塑性階段后的整體性能。種迅等[10]進行了嵌入式基礎的雙面疊合墻平面外靜力加載試驗,研究表明雙面疊合剪力墻在平面外受力時預制墻板和芯層后澆混凝土整體工作性能好,未發(fā)生明顯滑移。薛偉辰等[11]對邊緣構件區(qū)的雙面疊合剪力墻進行平面外低周反復荷載試驗,研究表明雙面疊合剪力墻平面外極限承載力比現(xiàn)澆剪力墻低10.7%,平面外延性系數(shù)大于現(xiàn)澆剪力墻。鑒于目前有關雙面疊合剪力墻平面外受力性能的研究尚不夠充分,本文依據(jù)《裝配式混凝土建筑技術標準》[12]設計了1片帶水平接縫的裝配整體式雙面疊合剪力墻足尺試件和1片現(xiàn)澆剪力墻足尺試件,進行了平面外極限承載力試驗研究和有限元分析,并提出其受彎和受剪承載力計算方法,為雙面疊合剪力墻設計及工程應用提供依據(jù)。
本文編號：3513216
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