發(fā)展裝配式建筑是提升建筑工程質(zhì)量和品質(zhì)的重要措施之一,也是當前建筑業(yè)轉(zhuǎn)型升級,實現(xiàn)建筑產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化的重要舉措。裝配式混凝土框架-剪力墻結(jié)構(gòu)具有平面布置靈活、適用面廣、建造速度快等顯著優(yōu)點,是工業(yè)化建筑的一種重要結(jié)構(gòu)形式。本文在常見的裝配整體式框架-現(xiàn)澆剪力墻結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上,提出了新型全裝配式混凝土框架-剪力墻結(jié)構(gòu)。通過擬靜力試驗與數(shù)值分析,研究該新型結(jié)構(gòu)的抗震性能,為其工程應(yīng)用提供依據(jù)。論文主要工作及成果如下:(1)基于對現(xiàn)有裝配整體式框架結(jié)構(gòu)和裝配整體式剪力墻結(jié)構(gòu)拆分、裝配方案的研究,提出了“灌漿套筒連接全裝配式混凝土框架-剪力墻結(jié)構(gòu)”和“U形筋連接全裝配式混凝土框架-剪力墻結(jié)構(gòu)”兩種全裝配式混凝土框架-剪力墻結(jié)構(gòu)。(2)進行了2組共計144個鋼筋約束漿錨搭接連接接頭試件的拉伸試驗,2組試件分別進行單向拉伸試驗和高應(yīng)力反復(fù)拉壓試驗。試驗中綜合考慮了縱向鋼筋直徑、縱向鋼筋搭接長度、箍筋配筋率、混凝土強度等不同因素的影響。試驗結(jié)果表明,鋼筋約束漿錨搭接連接構(gòu)造簡單、施工方便,連接性能可靠。(3)提出了一種內(nèi)嵌錐狀體的新型灌漿套筒,該套筒利用低合金無縫鋼管加工而成,通過在套筒筒體兩端分別嵌固一個錐狀體,并在對應(yīng)于錐狀體的套筒兩端部位將套筒筒體進行滾壓處理,使套筒的內(nèi)徑由里向外逐漸縮小,同時在套筒筒體上設(shè)置抗剪螺栓,大大增加了灌漿料與鋼筋之間的粘結(jié)強度,達到了減小鋼筋錨固長度、降低材料成本的目的。完成了4組共計12個新型套筒灌漿連接接頭的單向拉拔試驗,對該新型接頭的承載力、殘余變形、鋼筋錨固段粘結(jié)應(yīng)力分布規(guī)律進行了系統(tǒng)研究。通過對采用該新型套筒的預(yù)制柱的擬靜力試驗,驗證了該新型灌漿套筒的連接可靠性。(4)采用有限元軟件ABAQUS對預(yù)制裝配式剪力墻的受力性能進行了模擬,模擬結(jié)果與試驗結(jié)果吻合較好。鑒于高寬比、軸壓比、截面配筋率和混凝土強度是影響預(yù)制裝配式剪力墻受剪承載力的主要因素,故對上述因素進行了參數(shù)分析。結(jié)果表明,預(yù)制裝配式剪力墻的受剪承載力隨高寬比的增大而減小,延性隨高寬比的增大先增大后減小;受剪承載力隨軸壓比的增大而增大,延性隨軸壓比的增大而減小;受剪承載力隨截面配筋率的增大而增大,但延性持續(xù)減小;受剪承載力隨混凝土強度的提高而增大,但增幅減緩�；谏鲜龇治鼋Y(jié)果,給出了預(yù)制裝配式剪力墻各參數(shù)取值的建議。(5)完成了2榀1/2比例兩層兩跨灌漿套筒連接裝配式(其中1榀為全裝配式,另1榀為半裝配式)框-剪結(jié)構(gòu)子結(jié)構(gòu)模型試件和1榀同等現(xiàn)澆試件的擬靜力試驗,對比研究了結(jié)構(gòu)的破壞模式、滯回性能、剛度退化、位移延性和耗能能力等抗震性能指標。結(jié)果表明,灌漿套筒連接全裝配式框-剪結(jié)構(gòu)與同等現(xiàn)澆、同等半裝配式框-剪結(jié)構(gòu)的破壞模式基本相同,梁端塑性鉸長度減小、位置外移,具有良好的耗能能力和較好的剛度特性。灌漿套筒連接全裝配式框-剪結(jié)構(gòu)的屈服荷載、峰值荷載、極限荷載均略大于同等現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)的相應(yīng)值,延性略小于同等現(xiàn)澆結(jié)構(gòu),加載過程中耗能較為平穩(wěn),具有良好的耗能能力�；谠囼灲Y(jié)果,給出了灌漿套筒連接全裝配式框-剪結(jié)構(gòu)的相關(guān)設(shè)計建議。(6)完成了2榀1/2比例兩層兩跨U形筋連接裝配式(其中1榀為全裝配式,另1榀為半裝配式)框-剪結(jié)構(gòu)子結(jié)構(gòu)模型試件的擬靜力試驗。對比研究了結(jié)構(gòu)的破壞模式、滯回性能、剛度退化、位移延性和耗能能力等抗震性能指標。結(jié)果表明,U形筋連接全裝配式框-剪結(jié)構(gòu)與同等現(xiàn)澆、同等半裝配式框-剪結(jié)構(gòu)的開裂荷載相當,破壞過程和最終破壞形態(tài)基本相同;灌漿套筒、約束漿錨可有效傳遞鋼筋應(yīng)力;U形筋連接全裝配式框-剪結(jié)構(gòu)的整體性良好,其屈服荷載、峰值荷載、極限荷載均略大于同等現(xiàn)澆框-剪結(jié)構(gòu)的相應(yīng)值,位移延性系數(shù)較同等現(xiàn)澆框-剪結(jié)構(gòu)的略低。在加載大部分階段,U形筋連接全裝配式框-剪結(jié)構(gòu)的耗能都優(yōu)于同等現(xiàn)澆框-剪結(jié)構(gòu)�；谠囼灲Y(jié)果,給出了U形筋連接全裝配式框-剪結(jié)構(gòu)的相關(guān)設(shè)計建議。(7)采用有限元軟件ABAQUS對上述兩種全裝配式混凝土框-剪結(jié)構(gòu)試件進行了數(shù)值模擬,模擬結(jié)果與試驗結(jié)果吻合較好。有限元參數(shù)分析表明,單純提高后澆段混凝土強度不能顯著提高結(jié)構(gòu)的承載力;梁端箍筋間距對全裝配式鋼筋混凝土框-剪結(jié)構(gòu)的承載力影響不大;隨著軸壓比(n_F/n_W)的增大,全裝配式框架-剪力墻結(jié)構(gòu)的承載力增大,而延性降低,極限位移減小。根據(jù)有限元數(shù)值分析結(jié)果,給出了兩種全裝配式框-剪結(jié)構(gòu)上述各參數(shù)取值的建議。(8)對預(yù)制剪力墻的正截面受彎承載力、斜截面受剪承載力,預(yù)制剪力墻水平接縫、豎向接縫的受剪承載力等進行了研究,結(jié)合試驗和有限元分析結(jié)果,進一步提出了新型全裝配式框架-剪力墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計方法,以便于該類結(jié)構(gòu)進行推廣應(yīng)用。
【學位單位】：東南大學
【學位級別】：博士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：TU398.2;TU352.11
【部分圖文】：

濟的平穩(wěn)運行。目前，我國住宅建筑行業(yè)面臨的主要問題是：生產(chǎn)效率低，資源浪費嚴重，標準化程度不高，質(zhì)效控制。解決上述問題的有效途徑之一即是改革現(xiàn)有建筑建造方式，走建筑產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化的道路配式建筑是實現(xiàn)建筑產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化的重要途徑。裝配式混凝土結(jié)構(gòu)（下文簡稱 裝配式結(jié)構(gòu) ）是指由預(yù)制混凝土構(gòu)件或部件裝配、連接而成的構(gòu)。裝配式結(jié)構(gòu)的主要受力構(gòu)件和部件采用工業(yè)化方式生產(chǎn)，并通過現(xiàn)場裝配連接而形成結(jié)構(gòu)主統(tǒng)的現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)相比，具有工業(yè)化水平高、建造速度快、施工質(zhì)量佳、減少工地揚塵和減少等優(yōu)點，可以提高建筑質(zhì)量和生產(chǎn)效率，降低建設(shè)成本，有效實現(xiàn) 四節(jié)一環(huán)保 的綠色發(fā)展發(fā)展裝配式建筑是建造方式的重大變革。與傳統(tǒng)建造方式相對，裝配式建筑的主要部品如：預(yù)制合樓板、墻板、梁柱、樓梯、陽臺等均采用工廠預(yù)制的形式，易于進行質(zhì)量控制。現(xiàn)場施工時，預(yù)制構(gòu)件，取消了傳統(tǒng)的二次結(jié)構(gòu)、抹灰、外貼保溫等工序，節(jié)省了工期，同時減少揚塵污染；垃圾 80%；大規(guī)模采用機械化作業(yè)，節(jié)省人力；大量采用預(yù)制構(gòu)件，施工現(xiàn)場模板使用量減少，少，節(jié)能減排效果明顯（圖 1-1）。裝配式建筑具有工業(yè)化程度高、建設(shè)速度快、經(jīng)濟性好的特品按照建筑設(shè)計要求在工廠分開制造完成，實行工廠化作業(yè)；相關(guān)構(gòu)件制造完成后運輸至施工裝連接后，形成滿足預(yù)定功能要求的建筑物。相較傳統(tǒng)的建筑方式，工業(yè)化建筑最大特點體現(xiàn)在準化、構(gòu)配件生產(chǎn)工廠化、施工裝配化、裝修一體化、管理信息化 五個方面，能顯著提升施工效施工成本和改善作業(yè)環(huán)境[3]。

東南大學博士學位論文（PC）裝配式技術(shù)。國內(nèi)一些企業(yè)如萬科、遠大住工、中民筑友、宇輝集團、中南集團、龍信集元大、山東萬斯達等企業(yè)乘此契機，建造研究基地及試點工程（見圖 1-2），探索實踐（PC）裝，為裝配式結(jié)構(gòu)在我國的推廣應(yīng)用做出了重要貢獻。同時，國家、地方裝配式建筑相關(guān)圖集和標準陸續(xù)推出，尤其是 2014 年國家行業(yè)標準 JGJ1-2014混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》[2]的頒布實施，使得行業(yè)人員應(yīng)用裝配式技術(shù)有了具體依據(jù)，對我國裝配推廣應(yīng)用具有里程碑式的意義。

東南大學博士學位論文今年正值汶川特大地震十周年，十年彈指一揮間。但 2008 年 5 月 12 日 14 時 28 分 04 秒這一刻被永遠銘記，在這一刻我們失去了 69227 位骨肉同胞，在這一刻我們見證了一幕幕用生命抒寫的愛，在這一刻我們見證了大災(zāi)面前全國人民萬眾一心、眾志成城的中國精神。回想起曾經(jīng)震后滿目瘡幕幕慘景，依然會讓人淚流滿面！作為一名土木工程科研工作者，頓感肩上有千鈞重擔，更覺得只總結(jié)過去經(jīng)驗教訓，科學合理地評價（評估）新型裝配式結(jié)構(gòu)的抗震性能，積極、穩(wěn)妥地推進新型結(jié)構(gòu)持續(xù)健康發(fā)展才是對罹難同胞最好緬懷和告慰。

本文編號：2856630