基于不同竖缝连接的装配式复合墙体抗震性能试验研究

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绿色装配式复合墙结构体系是一种采用工业化建造方式、节能环保的新型装配式结构体系,在建筑行业提倡绿色环保的背景下,绿色装配式建筑得到大力推广和应用。绿色装配式复合墙体是由混凝土框格和内填生态材块组成的新型结构形式,该墙体既符合结构抗震性能要求,又符合国家对建筑体系的绿色环保要求。在以往研究过程中发现,制约绿色装配式复合墙结构体系向更高层次发展和应用的关键问题是墙体的边界连接技术问题。本文针对装配式复合墙体接缝连接形式,在水平接缝为螺栓连接的基础上,提出3种适用于装配式复合墙体竖向接缝的新型干式连接方法,以试验研究、数值模拟及理论分析为研究手段,对不同竖缝连接方式的装配式复合墙体的抗震性能展开研究。主要内容及成果如下:1、设计3榀竖向接缝采用不同干式连接(螺栓连接、盒式连接、U型钢板连接)的装配式复合墙体试件和1榀竖缝整浇的装配式复合墙体对比试件,4榀试件水平接缝均采用螺栓连接,进行低周往复加载试验研究。分析4榀试件在破坏形态、承载能力、墙体刚度、延性、以及耗能能力等方面的规律,探究3种竖缝干式连接在实际工程中应用的可行性。试验结果表明:4榀试件均发生剪切型破坏;3种干式连接均为有效的竖向接缝连接形式;竖缝螺栓连接试件的承载力较盒式连接试件和U型钢板连接试件分别提升5.3%和7.2%;竖缝U型钢板试件的累计耗能较竖缝螺栓连接试件和竖缝盒式连接试件分别提升13%和90%。综合考虑各项抗震性能指标,竖缝U型钢板连接的双榀装配式复合墙体抗震性能最好。2、通过ABAQUS对竖缝U型钢板连接的双榀装配式复合墙体进行数值分析,对比分析数值模拟结果与试验结果以验证模型的可靠性,并针对影响该复合墙体力学性能的主要因素进行有限元拓展分析。模拟分析结果表明:墙体承载力随U型钢板厚度、轴压比、砌块强度、混凝土强度及肋梁、肋柱配筋率的增大均有所提升,墙体延性随轴压比的增大而降低,肋柱配筋率对墙体承载力影响较肋梁配筋率更为显著。3、基于竖缝U型钢板连接试件的抗震性能试验及数值模拟分析结果,对竖缝U型钢板连接试件的破坏机理进行分析,将影响该复合墙体受剪承载力的各项因素考虑在内,提出复合墙体受剪承载力简化计算模型;建立适用于竖缝U型钢板连接的双榀装配式复合墙体斜截面受剪承载力公式;将墙体受剪承载力的计算值与试验值(模拟值)对比分析;最后探究U型钢板厚度改变对复合墙体耗能能力的影响。结果表明:该复合墙体承载力计算值与试验值(模拟值)误差均在10%以内,本文所提复合墙体受剪承载力计算公式具有一定的精度和可靠性;竖缝U型钢板连接复合墙体的耗能能力随着钢板厚度的增大而提升。
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