等代钢筋装配连梁力学性能与设计方法研究

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目前,对装配式混凝土结构的研究,主要集中于框架结构和剪力墙结构,对于框架-剪力墙结构(简称框剪结构)的研究还较少,对框剪结构中连梁的装配方法的研究更少。为此,本文提出了一种新型装配式混凝土框剪结构剪力墙连梁的拼装连梁结构及拼装连接方法,针对此种混凝土装配连梁的力学性能和设计方法展开了研究。基于有限元软件WCOMD,分别建立了单连梁试件和双连梁试件模型,并对模型在低周往复荷载作用下的受力过程进行了有限元模拟分析。利用已有的试验数据与模拟结果进行比对检验,结果表明两者有较好的吻合,从而佐证了使用WCOMD软件模拟此种混凝土装配式连梁受力过程的可行性。参考试验试件设计尺寸和4个影响因素(即灌浆料强度、装配区长度、等代钢筋截面面积比、扩展区厚度)设计了 10个单连梁试件,采用上述有限元模拟方法,模拟了各试件在低周往复荷载作用下的受力过程。通过对比分析不同影响因素对装配式单连梁的荷载-位移骨架曲线的影响可以看出:现浇单连梁的承载力和抗震耗能能力随着扩展区厚度的增加而增加,延性反之。装配单连梁的承载力、抗震耗能能力和延性随着扩展区厚度的增加而减小;单连梁的承载力随着试件的等代钢筋直径的增大而增大,抗震耗能能力和延性反之;装配区的灌浆料强度和长度的改变则对单连梁的承载力、延性及抗震耗能能力均无显著影响。参考试验试件设计尺寸和5个影响因素(即连梁跨高比、灌浆料强度、装配区长度、等代钢筋截面面积比、扩展区厚度)设计了 12个双连梁试件,采用上述有限元模拟方法,模拟了各试件在低周往复荷载作用下的受力过程。通过对比分析不同影响因素对装配式双连梁的荷载-位移骨架曲线的影响可以看出:现浇双连梁试件的最大荷载、延性和抗震耗能能力随着扩展区厚度的增大而增大,屈服荷载反之。装配双连梁试件的屈服荷载、延性和抗震耗能能力随着扩展区厚度的增大而减小,最大荷载反之;双连梁试件的承载力和延性随着连梁中的等代钢筋的直径增大而增大:双连梁的承载力和延性随着装配区灌浆料强度的增大而增大,但当灌浆料强度大于80MPa后,则对双连梁承载力的影响不再显著;装配区长度的改变对双连梁的承载力、延性和抗震耗能能力均无显著影响。在单、双连梁试件的研究结果的基础上,使用回归方法总结了装配连梁的简化设计计算式。为验证提出的简化设计计算式能否有效的运用到实际工程中,参考试验现浇试件及相关的参考文献设计一个现浇单榀框-剪结构,再利用本文提出的简化设计计算式将该单榀框-剪结构中现浇连梁进行拆分设计,使用有限元分析软件WCOMD建立现浇试件与装配试件并模拟两者在低周往复荷载下的受力过程,通过对比现浇试件与装配试件的模拟结果验证了简化设计计算式能够有效地在实际工程中使用。
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