文摘

由于理想的粘结强度和良好的和易性,介绍了螺旋箍和螺栓钢连接器提高连接的钢筋混凝土剪力墙的性能(SRCSW)系统。为了调查SRCSWs的抗震性能,应用这种连接方法下flexure-shear交互和弯曲主导地位,两组预制(PC)标本构造:单层和两层标本。抗震性能的裂纹模式、荷载位移响应、延性、刚度退化、应变响应和变形结果的评估SRCSWs准静态循环测试。结果表明,墙上标本与拟议中的连接器表现出类似的失效模式的场铸(CIP)墙壁和拥有足够的侧向阻力等抗震性能,最终漂移率,和横向刚度除了易于安装。PC的应变响应和变形结果反向循环荷载作用下标本提出了评估引入连接的有效性。测试结果表明,PC墙壁采用螺栓钢连接器表现更好的有效传播和表现出更强的完整性特点与标本有螺旋箍连接器。最后,简化有限元模型考虑到非线性滑动连接接头内的行为SRCSWs建立和验证,可以提供足够的精度和效率,预测该墙系统的地震反应。

1。介绍

担任semi-precast墙系统,叠加混凝土剪力墙的组合预制墙板在工厂预制和CIP混凝土层在建筑工地。出色的特性,比如环保,光在无谓,组装的可行性,和良好的工作协调能力,SRCSW结构普遍在中国建筑工业化的趋势。在目前的施工实践,SRCSW段的上部和下部的故事连接重叠的增援部队传统,其中纵向增援间接连接(如图1(一))。与一个特定的锚固长度在墙上段,腿上搭接钢筋是嵌入在CIP层。嵌入式纵向搭接钢筋的长度是由相关代码,以确保指定键的强度和垂直间距相等的横墙的钢筋元素。这个湿式连接接头是模仿CIP连接设计和建造。原位组装后,腔SRCSW投下混凝土,形成一个集成的剪力墙。然而,意想不到的失败被先前的地震测试报告SRCSWs与传统连接细节。平面摇摆行为归因于传统连接的键的强度不足时观察到SRCSW受到严重的侧向力。此外,剪切滑动SRCSW标本,由圈拼接连接方法,显然是集中在wall-to-foundation区域,导致减少横向刚度和承载能力等抗震稳定性(1]。SRCSW系统主要应用于nonseismic地区抗震不足。

在过去的几十年里,大量的实验和理论研究已经进行了提高PC结构的抗震性能,通过小说结构体系或修改应用程序的结构特点。媒体提出的计划,无粘结posttensioned (UPT)混凝土剪力墙是一种nonemulative PC结构,从而减少剪切滑移和残余位移在铺天盖地的或wall-to-foundation接口丰富,地震期间提供良好的恢复力(2- - - - - -4]。然而,可怜的能量耗散和厚壁的需求大小的主要缺陷是利用这部小说墙系统。虽然进行了一些改进,增加能量耗散的UPT墙(5- - - - - -9),复杂的技术和昂贵的建设仍然是必需的。许多研究人员致力于提高墙板的抗震性能。熊等。10用双向空心结构)测试电脑的墙壁;postcast钢筋混凝土空心核心提供足够的轴向阻力甚至在极限状态和更好的能量积累与CIP墙进行比较。一种新型的预制墙组成的混合加固钢筋和泡沫板提出了李et al。11]。试验结果表明,电脑比CIP墙墙更轻,但耐震性是具有可比性。,目的是减少wall-to-foundation接头的滑移,提高承载能力、王等。12,13)提出了一个创新的PC通过添加斜钢支撑的腔壁SRCSW,实现良好的循环载荷作用下的抗震性能试验。

正如最近地震等事件在意大利拉奎拉地震(2009)(14和在新西兰坎特伯雷(2011)地震(15)报道,地震破坏主要集中在个人电脑的连接区域的结构。连接接头的连接的整体性能,功能的传播横向和轴向载荷在结构系统中,关键问题是确保电脑的抗震结构。大量的研究都集中在改善连接接头。Chong et al。16]试图减少摇摆行为,使塑性变形区域上升通过应用一个增强水平节理在SRCSW面板中。Soudki et al。17)提出了五种不同类型的低碳钢连接关节PC墙。抗震性能方面的负荷承载能力、刚度退化、延性和滑移变形下的6个标本采用这些连接设备比较循环或单调加载测试。Psycharis et al。18]研究了PC墙与墙的抗震性能鞋和钢板连接器通过准静态测试。汉et al。19)提出了一个方法,利用h型的或工字形的钢连接预制墙段,目的是减少差距在墙上打开生成的根据地。太阳et al。20.,21)实验研究了预制剪力墙的循环行为与bolt-steel连接。沈et al。22)进行了循环荷载测试的一种新型的个人电脑墙连接钢剪力键,和测试结果表明,该墙标本展览令人满意的承载力和变形能力。

目前,卓越的粘结强度和负荷转移的连续性,灌浆套筒,机械的袖子,金属管道普遍作为预制剪力墙的实际连接方法。这些连接方法已经广泛应用于工程实践为多层建筑在地震地区的美国,新西兰,日本,中国23- - - - - -27]。通过浇注高强度砂浆,灌浆套筒连接钢筋用于集成的预制剪力墙或预制框架结构。获得优秀的键的强度,砂浆的体积比在灌浆是必需的28]。然而,很少有解决方案检测密实度,很难保证连接质量。由于有限的SRCSW预制层的厚度和小直径钢筋的布置,金属管道和机械套连接器,需要足够的空间组合,不适合SRCSW系统。因此,有必要改进传统的间接连接方法来满足的需求在地震地区接受SRCSW体系的抗震性能。

以前的实验研究由Hosseini和拉赫曼(29日,30.]表明,钢筋之间的债券行为和灌浆显著增强螺旋箍连接。提供的连续围压圆形螺旋作为统一的横向钢筋周围的流体压力。这种形式的连接接头适合连接预制组件由于其简单性和建设以及经济方便方便。此外,它是承认连接器由钢板和螺栓也是一个可靠的连接方法。焊接连接钢板,轴向和侧向力连接增援传输直接通过螺栓钢连接器摩擦或螺栓和钢板之间的挤压作用19,20.]。

为提高SRCSW抗震性能的目的,作者开发了一个创新的SRCSW [12,13]。通过x形钢支撑的腔SRCSW,增强横向抗震性能方面的阻力,能量耗散、延性和刚度。同时,利用螺旋箍和螺栓钢连接器的优点,介绍了两种连接方法来改善这样的创新SRCSW系统的连接性能。的配置和工作机制提出的两个连接器中描述的数据1 (b)和1 (c)。进行准静态测试,抗震性能的一群SRCSWs组装与单一墙板元素和另一组有两个电脑组装元素与interstory楼板评估和比较与CIP标本。介绍了连接关节的和易性和可行性研究工作。

2。实验程序

2.1。墙设计和施工

卷曲的捏造,Φ4(直径4毫米)钢丝,螺旋箍间隔40毫米(ds)是固定的底部纵向钢筋加固网电脑墙元素(标有灰色在图1 (b))。螺旋箍的特点是一个光圈(D50毫米。浇注混凝土后,螺旋箍的一小部分嵌入到外预制层,和光圈的剩余空间留出较低的个人电脑连接钢筋的元素。一圈的距离(l_一个)连接钢筋到螺旋箍将是450毫米。当PC元素的组合完成,混凝土的空腔SRCSW面板,和连接钢筋和螺旋箍形成完整。螺栓钢接头的纵向钢筋焊接到钢板的尺寸750毫米×150毫米×4毫米。最小长度(l_f角焊)是120毫米根据相关规范(31日),确保足够的焊接强度。螺栓孔直径22毫米的定位为M20螺栓的安排准备生产的PC板。在安装电脑的元素,上下PC板10.9级螺栓连接。在施工现场浇注混凝土后,钢的连接器都嵌入到混凝土层,绘制在图1 (c)。

测试样本分为两组。组1,单一电脑墙板是组装电脑基础,尺寸为1450毫米×1000毫米×160毫米。组2,PC标本组装两个人PC板,由CIP楼板连接起来。所有标本120毫米×560毫米CIP楼板上下墙板之间。组装电脑板装配式相同,尺寸1450毫米×1400毫米×160毫米。CIP标本以相同的维数为PC标本为每个组设置为基准,分别进行编号SW1 SW2,。使用螺旋箍连接PC标本被数SRCSW1-1组1和SRCSW2-1组2。PC标本与螺栓钢连接器被数SRCSW1-1单一墙板和SRCSW2-2两个面板。加强细节为每个组是一样的,如图2。垂直和水平分布Φ墙板节的增援部队(电子邮件保护)和Φ(电子邮件保护),分别。不同的螺旋箍圈拼接酒吧预留SRCSW1-1 SRCSW2-1,纵向增援SRCSW2-1和SRCSW2-2钢板焊接,上部和下部的PC元素连接在一起。4Φ12和6Φ12作为边界增援组1、组2,分别。马镫的边界列由封闭式Φ6装配式钢筋间距为150毫米。

如图2,平方级的底部边界柱焊接设计x形钢支撑和装配边界搭拼接钢筋。与此同时,切口区域墙底部应该是剪力墙的塑性变形区域。钢板的截面70 mm×4毫米的腔嵌入PC板,形成x形钢支撑。纵向边界专栏的增援部队由一圈相连拼接方法,搭接长度是450毫米。所有的墙面板是由相同的160毫米的厚度,和墙上的部分电脑面板的设计是基于1:2:1原则。PC标本的基础梁预制,突出酒吧的基础之上。RC加载梁横截面尺寸350毫米×250毫米是顶部的所有标本,通过垂直和侧向力转移。因此,组1的span-shear比率约为1.63,而另一组是2.28。除了单片标本SW1和SW2完全,两个人电脑的安装构造标本先后,和主要施工过程总结如下:(a)构造钢筋混凝土基础梁详细的突出的钢筋,双原始的纵向钢筋焊接在钢螺栓连接的钢板标本;边界地区的搭接钢筋和墙上web部分被放置的高度450毫米以上基础梁; (b) adjusting the 1^圣电脑面板的钢筋混凝土基础,两个分支的钢板插入PC板形成的空腔X形钢支撑和焊接X形钢支撑钢插入位于基础梁;(c)铸造的中间层1^圣电脑面板和interstory楼板;(d)组装2^ndPC板和焊接上对x形钢支撑较低;(e)铸造的过渡层2^ndPC板和梁加载的故事。图3介绍了SRCSW2-2在勃起的照片。

2.2。材料

自密实混凝土(SCC)与最低C30强度等级是用来构造测试标本。保持相同的实验环境下墙标本,立方块来自每个浇铸混凝土,维度的150 mm×150 mm×150 mm,测试前测试(32]。测量混凝土立方强度和诱导抗压强度表进行了总结1。与此同时,通过拉伸试验钢的力学性能,如表中列出2。

2.3。加载程序

图4描绘了一个500 kN液压演员一端固定在激烈的反应墙,另一端加载梁螺栓,侧向力的应用虽然加载梁的中心。轴向载荷是由一个500 kN应用液压演员放置框架和加载梁之间的反应。负载细胞被安排在液压千斤顶监控轴向载荷。为目的的点轴向载荷转移到线路负荷,钢刚性梁液压千斤顶和加载梁之间。为了模拟完全固定约束,基础梁是由高强度预应力棒强烈的地板上,和两个水平千斤顶放在每一方的地基梁试样在加载过程中防止滑动。为了避免平面外的行为,四个钢框架支持被钉在墙上的标本。

轴向加载应用的价值F= 0.1f_c一个,在那里f_c和一个站在墙的抗压强度和横截面积净标本,分别。至于横向荷载协议,测试是由位移控制,和相应的位移漂移的每个周期设置为1/3000,1/1500,1/1000,1/500,1/300,1/200,1/150,1/100,1/70,1/60,1/50,1/40。样品到达该位移时,负载测试停下来记录裂缝和位移数据。测试的极限状态被定义为试样的强度下降到85%的峰值强度,测试终止的时间。

2.4。测点布置

监控测试期间的位移变化,一系列位移指标排列,如图5。位移计编号在组1 D8是应用于监测位移控制加载过程。两层楼的标本,D16,楼板位于中心,D17,放置在顶部的2^nd墙面板,用来记录侧向位移的两个故事。因此,这个故事漂移可以从收集到的数据分析D16 D17。监控剪切滑动和摇摆墙板的行为,许多拨号指标被安排在wall-to-foundation或墙到墙的连接区域。例如,D4是检测wall-to-foundation滑动变形的关节,和D1-D3装备监测组1的摇摆行为。此外,拨号指标位于两端和钢筋混凝土基础的侧面是用于监视任何旋转或滑动变形的标本。

调查的应变响应连接关节和钢支撑、应变仪之前坚持钢筋和钢板构造墙标本,如图6。以螺旋箍连接器为例;应变仪是50毫米以上地基梁的上表面或CIP楼板,和上层的应变仪电脑组件都被安排到相应的重叠的位置。至于螺栓钢连接器,应变仪定位30 mm的钢板下较低的个人电脑元素和30 mm以上的相应钢板上电脑面板。

3所示。结果与讨论

3.1。失效模式和观察

为了更好的观察裂纹的发展,电网100毫米×100毫米是在载荷试验之前,和斜行代表开裂的痕迹是描绘在图7。测试的测试观察标本可以概括如下。

3.1.1。组1

设置为基准的标本,SW1是原位完全。当施加位移达到2.0毫米(漂移率θ= 0.14%),第一个裂纹,由于开发的拉应力超过混凝土的抗拉强度,被记录为弯曲出现在250毫米以上的高墙上基地。相应的侧向力的观点是−165.3 kN(拉力方向)和157.0 kN(推方向)。顶端位移的增加,越来越多的裂缝观察,开始在边界地区剪切裂缝,然后传播到倾向于墙面板的中心。最大负载是记录的值−345.5 kN和353.4 kN当顶部位移达到21.0毫米(θ= 1.44%)。在阶段θ= 1.44%∼2.07%,新裂缝发生,现有的裂缝成为更广泛的,和海湾混凝土墙趾开始剥落。漂移2.07%,样品达到破坏状态的载重能力下降到85%的最大力量,在这段时间里,严重的钢筋混凝土破碎和接触边界被观察到。SW1等于1.63的SSR,标本展出flexural-shear失效模式。最终阶段的开裂模式如图7(一)。

为PC标本SRCSW1-1螺旋箍连接,第一水平裂缝观察电脑之间的界面层和CIP广场切口在墙上脚趾当施加位移2.0毫米(θ= 0.14%)。在加载周期2.0毫米和21.0毫米之间,几个新墙板向下弯曲裂缝发生和发展成斜裂缝。与此同时,观察wall-to-foundation接口开放的差距。缺口的宽度开成了更大的顶端位移的增加和记录测试期间的4.0毫米的最大价值。SRCSW1-1达到278.4 kN顶部的电阻峰值位移达到21.0毫米的水平(θ= 1.44%),加载测试结束时施加位移达到27.0毫米(θ= 1.90%)。的标本SRCSW1-2螺栓钢连接,横向裂纹首先在3.0毫米的位移记录级别(θ= 0.21%),此时侧阻力-146.0 kN, 147.8 kN,分别。漂移1.44%,最大承载的能力有一个值为310.7 kN方向推动,这是低于基准标本SW1约11%。测试结束后顶部位移的30.0毫米(θ= 2.07%)时,侧向力下降到85%的峰值负载。

3.1.2。组2

标本SW2维护一个弹性状态,直到初始弯曲裂纹发生在边界1列^圣的故事,在150毫米以上的基础梁的高度。的开裂载荷被记录在一个价值90.7 kN正方向和顶部位移记录在4.0毫米。当加载192.1 kN,第一个弯曲裂纹在第二个故事。在加载阶段之间θ= 0.33%,θ= 0.94%,许多新的弯曲裂缝出现和发展,从边界区域的边缘到中心的墙。边界的外部强化列顶部位移产生的30.0毫米(θ= 0.94%),标本进入塑料硬化阶段。位移达到45.0毫米时,试样达到324.6 kN的最大横向能力。其次是垂直裂缝由于压缩力,混凝土剥落,曝光,扭转边界区域的纵向钢筋在峰值负载点生成。随后侧阻力急剧下降,直到终止点当标本失败损失15%的峰值抵抗能力。提出了图7 (d),标本展出弯曲破坏模式为主。

SRCSW2-1 SRCSW2-2经历了类似的裂缝发展SW2。顶部位移的3.0毫米(θ= 0.09%),第一个裂纹是测量表面之间的电脑层和CIP平方切口的1^圣故事在两个电脑标本,开裂荷载为79.8 kN SRCSW2-1和81.1 kN SRCSW2-2积极的方向。在45.0毫米的位移水平(θ= 1.41%),SRCSW2-1达到峰值承载力为306.1 kN,和SRCSW2-2在平均达到310.9 kN的最大负载,这是低于SW2 5.7%和4.3%。同时,覆盖混凝土的抗压结束开始碎裂,摇摆裂缝发生,表明边界区域的键的强度在循环加载过程中减少。可见差距开放最大宽度为6.42毫米有张力的SRCSW2-1加载45.0毫米时,推断搭拼接接头在边界地区受损(如图8(一个))。PC标本展示类似的裂缝模式是传统的弯曲控制类型。受循环荷载时,裂纹的边界地区都开展了测试标本和传播在45°倾角向下墙面板的中心。发现脆性混凝土破碎聚集在墙底部的两个脚趾,表现为塑性变形区域(如图8 (b))。

两组之间的差异在最后失败模式标本显然是见图7。PC的裂缝flexural-shear类型的标本在组1。由于大量的剪切行为,混凝土压碎在墙上脚趾弯曲不明显。此外,剪切滑动和粘结滑移是集中在连接接头区域,降低侧阻力。至于PC标本SSR值为2.28,无数弯曲裂缝被记录。值得注意的是,裂缝主要是集中在1^圣墙面板,而一些裂缝观察2^nd的故事。这表明,CIP楼板可以抑制裂缝向上传播。加上明显的缺口打开wall-to-foundation接口由于拉应力,混凝土压碎墙的两端脚趾由于压应力也记录,表明圈拼接连接器在SRCSW2-1隐藏列和循环荷载SRCSW2-2受损严重。此外,由于较大的SSR,组2中的标本像压缩成员大偏心的标本在组1小SSR值为1.63,显示更严重压缩损伤在墙上的脚趾。观察到的失效机理暗示它应该确保足够的剪切阻力flexural-shear-interaction标本和加强边界地区的负荷能力的弯曲试样主导。

3.2。荷载位移响应

横向强迫最高位移滞回曲线的测试标本图所示9。前的曲线是线性的标本了。顶端位移的增加,曲线成为非线性和曲线的封闭区域扩大针对混凝土裂缝发展和损害。力-位移曲线生成的循环以前纺锤形状峰值负载点,然后显示缩放效果由于刚度退化。

CIP标本的滞回曲线的丰满是略大于PC标本,和CIP标本的封闭区域比较大的原因,最终施加位移SW1和SW2与PC相比更大的标本。例如,SW1继续30.0毫米的加载测试,而测试SRCSW1-1结束27.0毫米的位移。每个周期在屈服阶段的残余位移与PC的墙壁和CIP墙,显示电脑标本出现类似的循环反应完全完整的墙,没有明显的发生。

图10介绍了骨架曲线的测试标本。故事的值漂移和侧向力的关键特征点的裂纹,屈服点、峰值点,最终点以及延性进行了总结在表3。屈服点是由公园(建议的等效面积法33),最终点被定义为负载时降至85%的峰值负载。这个故事漂移源于(1),Δ_我代表位移和故事H_我表示高度的故事。的延性决定(2)。

为每个组,之前的曲线是几乎相同的屈服载荷点,表明PC标本的刚度与CIP标本。然而,标本在1组的峰值强度不同,因为不同的材料属性和变形行为。SRCSW1-2的峰值强度低于SW1是11%,这部分是由于混凝土强度低于12% CIP标本。可见差距的出现打开SRCSW1-1 wall-to-foundation区域的可能占SRCSW1-2相比,峰值强度降低。至于标本2组,两个电脑标本与基准标本SW2可比的承载力。然而,峰值负载后的承载能力急剧下降。这主要是因为,在循环荷载下,大量破碎混凝土的压缩和粘结滑移的结果失败的拼接接头在墙上脚趾生成,诱导后的急剧倾斜曲线峰值负载点。

如表所示4漂移率(θ_cr),试样的初始开裂记录时,在一个密集的0.09%∼0.14%的范围。延性比(µ_Δ)的PC标本低于CIP标本在组1、组2的标本展览相同的延性。PC的终极漂移的标本大约是2%,极大地满足1/120的塑料漂移限制中国抗震设计规范中指定(GB 5011 - 2010)34]。flexural-shear-interaction组和弯曲主导集团PC标本的承载能力以螺栓钢连接器优越的标本采用螺旋箍连接器。

3.3。刚度退化

刚度和位移之间的关系的测试标本显示在图11,刚度是力量与顶部的最大位移应该在每个加载步。CIP和PC标本经历了类似的刚度退化。在早期阶段的刚度急剧下降的加载测试。曲线趋于稳定与墙上的裂缝试件的发展。它可以发现,在第一组,PC的刚度标本一般低于相应的CIP标本在屈服点之间的阶段和最终点。这主要是因为剪切滑动产生的施工缝,横向刚度的影响。然而,随着施加位移的增加,大量的混凝土裂缝发育完全的生成和可比的混凝土损伤CIP和PC标本,导致微不足道的差异在刚度的极限状态。至于弯曲控制标本在组2中,刚度退化曲线的三个标本似乎是相同的,直到峰值负载点,在此期间键的强度是足够的抵抗作用的力。然而,由于脆性破坏发生在墙上脚趾后加载阶段,SRCSW2-1和SRCSW2-2表现出曲线与SW2相比稍微明显一些。

3.4。应变响应

应变反应的关键应变仪安装在连接的纵向钢筋接头图所示12,这代表着压力和侧向力之间的关系。根据拉伸试验,Φ10钢筋的屈服压力位于墙面板和Φ12钢筋位于边界评估为2312×10列⁻⁶和2442.5×10⁻⁶,分别。的应变强化钢筋屈服后发生了翻天覆地的变化,只有在4000×10株⁻⁶被认为是在这一节中。

一般而言,应变的骨架曲线的特点是不对称和不规则的一点原因,应变仪的正常方向不是与横向加载方向一致。然而,应变发展的比较上测点之间的墙和更低的底部测点的墙段可以反映粘性力状态和转移行动强化到一定程度。例如,伟大的不一致性证明上下测点之间的搭接连接杆在SRCSW2-2边界列,如图12(一个)。当SRCSW2-2装满293.6 kN, A1的测量应变是2417×10⁻⁶,接近Φ12钢筋的屈服点,而a1的应变是1063×10⁻⁶,远远低于A1。与最大位移的增加,在低应变强化的增长远远大于上部钢筋;大应变曲线表明,不同的负载转移圈拼接酒吧是不可取的。至于标本与螺旋箍SRCSW2-1连接器,应变的增长上下的价值衡量点裂纹点之前一般往往是一致的。然而,这两个骨架曲线在图12 (b)析取了侧向力的增加。这主要是因为连接钢筋的粘结强度和螺旋箍减少,和沿着钢筋粘结滑移随后生成。如图12 (c),应变发展的上部和下部增援部队由螺栓连接钢连接器主要是同步的,表明力转移通过螺栓钢的摩擦或挤压操作连接器确保满意的负载转移。

3.5。连接接头内的相对位移

有一系列的千分表安排在连接接头面积测量垂直和水平方向的相对位移。根据收集到的数据,滑移变形主要集中在wall-to-foundation接口,和相对位移沿墙的PC标本是描绘在图13。

至于电脑标本与单一的墙板,打开连接接头内的差距相对狭窄的顶部位移的6.0毫米。当标本达到峰值负载点,开口宽度的分布沿墙长度几乎是线性的,在张力端变形的大大大于另一侧。大变形发生wall-to-foundation区域表示连接接头的焊接失败。此外,SRCSW1-1的最大变形大于SRCSW1-2在相应的峰值负载点。

由两个电脑板、PC组标本2弯曲控制。如图13的变形的wall-to-foundation部分两个标本是线性接近屈服点,开口宽度是可以忽略不计。样品大约保持弹性状态混凝土损伤累积。然而,滑移分布曲线成为不规则的粘结滑移产生不同地施工缝。当应用于加载峰值点,加上垂直抗压裂缝,突然混凝土损伤发生在边界地区由于重复压缩和拉伸动作,导致严重的粘结滑移的失败。此外,垂直螺旋箍和连接螺栓钢接头的变形区域在墙板的记录。产生的变形在螺旋箍连接器大于螺栓钢的连接器用于SRCSW2-2。SRCSW2-1的最大变形和SRCSW2-2 6.42毫米和5.02毫米,顶部位移加载水平的45毫米,表明SRCSW2-2具有性能优越的粘结行为。

结合实验现象,采用螺旋箍可以提供足够的粘结强度测试试样的屈服点。连接条和监禁的保税螺旋箍。然而,随着循环荷载的处理,粘结滑移的混凝土损伤发展,导致减少提供的约束螺旋箍。随后,滑移变形沿着连接器生成。至于螺栓连接,上部和下部钢筋之间的力量改变了粘结强度的焊接、高强度螺栓、摩擦和剪切强度的钢板结合高强度螺栓先后。力沿纵向钢筋焊在板摩擦转移的螺栓在螺栓钢最初连接器。当外加负载超过了负荷能力的摩擦,产生滑移变形的螺栓,螺栓孔之间的差距。转移负载的行为方式以及纵向钢筋取代钢板和螺栓的挤压作用。总的来说,上部和下部钢筋之间的负载转移是通过螺栓连接钢清晰和明确的关节,由PC标本的滑移变形可以忽略不计,即使采用极端的最大位移。此外,发现螺栓钢连接可有效抑制摇摆行为。

除了摇摆现象导致垂直变形沿墙长度、剪切滑动监控的千分表横放在wall-to-foundation区域(指在组1 D4,组2 D6)。剪切滑移的骨架曲线关系图,提出了侧向力14。滑动变形的测试标本几乎是零前标本进入屈服阶段,由于提供的满意的剪切强度X形钢支撑和连接接头。然而,由于连接接头的恶化,墙板之间的横向相对位移和地基梁在循环加载过程中扩大。表3列出了在屈服点(Δ记录shear-slip变形_年代,y)和峰值点(Δ_年代,米)。标本达到了顶峰阻力时,滑移变形比横向位移(Δ_米)是在组1从4.4%到7.06%不等,为组2从1.87%降至2.44%。由于剪切行为的影响更大,slip-to-displacement比单层壁板组显著大于,在两层楼的电脑标本。总体上的贡献X形钢支撑和拟议的连接接头,slip-to-displacement比率的终极状态是大大低于在前面的调查报告(最大滑动位移的准静态测试五个电脑墙与不同的连接关节标本Chong et al。1)和一个我形SRCSW标本由Soudki et al。17)内的范围从12%到35%)。

4所示。数值分析

报道在以前的数值研究,许多分析模型被用来模拟预制剪力墙的抗震性能:(1)生成的三维实体模型有限元分析软件建立了模拟预制剪力墙与灌浆套筒连接(35]。(2)纤维单元模型建立了史密斯UPT墙的抗震性能评估5]。(3)使用OpenSees壳元模型(36)采用复制三明治预制剪力墙的抗震性能37]。在上述研究中,定义force-slip关系的本构模型通过建立弹簧元件或长度为零的元素,目的是模拟施工缝的非线性行为。对于优秀的计算效率和准确性以及大量的指定的材料和元素,由壳有限元模型元素和长度为零的元素是繁殖的循环荷载响应测试标本在OpenSees平台。

4.1。墙板的建模

的基础上复合材料机理理论,多层壳元素被认为是一个好的措施模拟剪力墙滞回行为的。验证,THUShell元素由陆et al。38)能够准确捕捉平面与平面外的行为。如示意图描述图15,墙上的web和边界列由外壳建模元素。除了interstory楼板,两层楼的标本在组2建模同样的标本在组1。墙上web部分,加载梁以及interstory楼板,封面混凝土、横向和纵向钢筋,核心混凝土抹成一定数量的钢筋和混凝土层。边界地区被涂抹成无侧限约束混凝土层和马镫强化层,纵向的增援部队由桁架建模元素。之间取得平衡的计算效率和精度,网格大小壳元素的范围从150毫米到200毫米。的X形钢支撑是由梁柱建模元素代表了钢板的剪切刚度。所有桁架元素和梁柱元素加上周围的壳元素在普通节点。轴向载荷,等于实际的作用力,是每个加载梁的顶部节点均匀分布。

4.2。材料的建模

混凝土材料分为无侧限约束混凝土和根据他们不同的约束效应,和本构模型的两种类型的具体描绘在图(16日)。封面混凝土墙的部分由无侧限混凝土模拟。核心混凝土墙web部分,楼板,边界列被局限在具体的模拟。覆盖混凝土的抗压强度峰值是由混凝土材料试验,和残余强度的混凝土破碎点应该是零。约束混凝土的峰值抗压强度是计算使用曼德模型可以捕捉马镫,所提供的约束效应和残余抗压强度是峰值强度的0.2倍。变形钢筋的本构力学模型和钢板在图中进行了描述16 (b)。屈服强度的值(f_y)和弹性模量(E_o)来自材料试验。关键参数(R_ocR₁cR₂)构建弹塑性模型是依照以前的工作39]。

4.3。接头界面的建模

准静态测试的结果表明,连接接头wall-to-foundation地区经历了实质性的滑移变形循环荷载作用下由于强度恶化。新老混凝土的摩擦和定位销连接增援行动,以及钢筋与混凝土之间的粘结强度,是复杂的力学行为的基本组件内的施工缝,主要考虑强度连接接头的能力。债券滑动或剪切滑移发达时应用力超过了力量的能力,导致连接器内滑动。

在简化有限元模型中,剪切滑坡和粘结滑移模型是由长度为零的元素在水平和垂直方向上,分别。每一个长度为零的元素是放置在相应的位置作为测试样本,连接条连接属于壳单元的节点上电脑面板和固定的节点的基础。通过引用的结论是由大量的撤军和循环载荷试验由赵et al。40,41]和Psycharis Mouzakis [42),正常的粘结滑移和切向shear-slip本构模型被定义。

正常的粘结滑移本构模型如图15。滑坡推力的关系可以被描述的3)(5),d表示连接钢筋的直径。f_y和f_u表示收益率和钢筋的极限强度,分别。和loaded-end滑当酒吧压力吗f_y和f_u,分别。

切向shear-slip本构模型表示为(6)- (9),V_R表示一个长度为零的元素的剪切强度由两个连接连续酒吧。年代_h是一个长度为零的覆盖面积元素,等于纵向钢筋的间距乘以标本墙的厚度。l_一个和ε_y表示重叠距离和连接钢筋的屈服应变。

4.4。验证

根据试验现象,所有PC标本显示幻灯片保留循环荷载下的变形;因此,水平剪切滑坡行为被认为是在所有的PC标本。发生垂直滑键故障检测的结果在边界列和螺旋箍圈拼接连接器连接器;因此,正常的粘结滑移本构关系定义边界地区的所有PC SRCSW1-1和SRCSW2-1标本和web部分。纵筋的应力由螺栓连接钢连接器主要是转移的摩擦行为的螺栓和螺钉和钢板的压缩行为。在这种类型的连接器仅限于螺栓,螺栓孔之间的差距,这是太小了。因此,钢筋连接接头的粘结滑移行为是被忽视的简单。由于纵向钢筋的连续性和现浇铸造、CIP标本显示优秀的完整性和模拟墙板是严格与基础。

从建立有限元模型获得的力-位移响应图表示9。为简单起见,复杂的力学行为,包括高强度螺栓之间的滑移变形和剪切摩擦和钢板连接接头SRCSW1-2和SRCSW2-2数值模拟被忽略,这也许可以解释数值和实验结果之间的不一致。此外,一些不对称被发现在实验曲线的结果错误由加载系统或数据采集系统,但是数值模拟可以避免此类意外错误,因为它是理想的执行。有限元分析结果的积极和消极的方向几乎是对称的。总的来说,模拟曲线表现出满意的一致性与测试结果的强度、刚度退化、缩放效果,即使在弹性阶段预测强度略大于测量数据由于数值模拟的理想约束条件。预测和测量滞回曲线之间的比较表明,提出的有限元模型能够再现的循环行为测试标本。

5。结论

本文提供了一个创新实验调查SRCSW螺旋箍和连接螺栓钢。由单一的PC元素或两个人PC板组装,标本分为两组的抗震性能评估提出SRCSWs进行准静态测试。主要得出如下结论:(1)拟议中的SRCSW标本展示足够的抗震性能的CIP标本,除了无与伦比的峰值强度和延性flexural-shear-interaction PC标本1组由于混凝土强度较低。的贡献X形钢支撑和足够的粘结强度螺旋箍和连接螺栓钢关节,拟议的SRCSW slip-to-displacement比率大大低于传统预制剪力墙,和摇摆行为也受制于螺栓钢连接器。提出SRCSW显示接受的完整性。(2)所有电脑的终极漂移标本约1/50,大大满足塑料漂移1/120 GB 5011 - 2010规定的极限。这表明SRCSWs表现出令人满意的变形能力。(3)螺旋箍连接和螺栓连接钢SRCSW系统可行的选项。介绍的两个连接器表现良好在正常和切向应力转移,根据应变响应和变形的结果。PC墙有螺栓钢连接显示优越的承载力的标本与螺旋箍连接前连接可以提供直接可靠的压力传播。然而,螺旋箍连接可以提供足够的粘结强度试样破裂之前,压力传递的是间接的,它要求postcast混凝土压实获得优异的粘结强度。(4)在两层楼的标本,裂缝主要是观察到低墙板作为楼板抑制裂缝向上传播。这体现基础墙在多层或高层建筑应妥善设计抵抗侧向力。(5)实验表明,采用搭拼接连接两层边界地区的标本不能充分提供耐震性,特别是当标本是由严重位移漂移。重叠拼接栏在循环加载过程中断裂,导致紧张的开口宽度和混凝土压碎的压缩,从而使脆性丧失承载力。这表明圈连接在边界区域需要加强弯曲墙为主。(6)歇斯底里的预测曲线获得的数值分析与试验结果有很好的一致性。该数值模型处理粘结滑移和shear-slip关系被证明繁殖满意的力-位移响应的测试标本。数值研究工作提供了一个有价值的工具,用于应用程序的设计和分析SRCSW系统。

数据可用性

所有的数据在此研究可从相应的作者。

的利益冲突

作者宣称没有利益冲突。

确认

这项工作是由美国国家科学基金会赞助的财务(批准号51578225)。作者想表达自己的真诚感谢赞助商。