文摘

关节连接的电脑模式的有效性直接决定了剪力墙结构完整性和结构的抗震性能。在本文中,一种新型的grout-anchor连接电脑与封闭箍筋约束提出了剪力墙。调查的这些剪力墙的抗震性能,一个悬臂剪力墙试件和两个新的slurry-anchored膝上电脑剪力墙标本受到准静态测试。实验结果验证,使用有限元分析软件进行了参数化分析。测试结果表明,slurry-anchored与扣封闭箍筋约束可以有效地转移压力。PC剪力墙和现浇剪力墙抗震性能表现出相似,都表现出弯剪破坏时损坏。一般来说,个人电脑剪力墙有一个更强的承载力和位移延性性能比现浇剪力墙。能量耗散能力是类似于现浇剪力墙,但是他们的初始刚度是低于现浇剪力墙。数值模拟结果表明,通过增加轴向压缩比,纵向连接钢筋直径、混凝土强度,刚度和承载力的横向连接装配式剪力墙结构可以改善在一定范围内。随着高宽比的增加,峰值负载PC剪力墙模型的减少,而延性和耗能能力增强。

1。介绍

预制混凝土(PC)剪力墙结构近年来一直在快速发展和广泛应用,以满足结构性能要求符合高层住宅建筑工业化的建筑行业的发展趋势1- - - - - -3]。作为一种重要的连接部分在PC剪力墙结构,水平和垂直关节的有效性直接决定了完整性和结构的抗震性能。近年来,为了提高PC剪力墙的抗震性能水平关节,学者们进行了大量的研究结构的设计细节和新的连接在PC剪力墙(4- - - - - -6]。水平关节的连接PC剪力墙结构可分为干连接和湿连接。

干连接个人电脑包括螺栓连接和无粘结预应力剪力墙结构连接。太阳et al。7- - - - - -9]提出的使用干通过水平钢连接器和高强度螺栓连接PC剪力墙。实验结果表明,PC剪力墙与螺栓连接在单调和循环载荷有良好的耗能能力和延性。一路风雨(10)开发了一种新的bolt-plate由高强度螺栓连接接头组装与PC嵌入式钢板剪力墙。他们做了一个实验调查发现预应力混凝土墙的破坏模式与bolt-plate连接类似于现浇剪力墙。Bolt-plate连接接头可以有效改善PC剪力墙的塑性变形能力。近年来,无粘结预应力连接得到了广泛学者的关注由于其良好的抗震性能。研究结果表明posttensioned PC预应力剪力墙有很强的自复位能力和最小的结构性破坏。他们可以降低电脑的残余位移剪力墙(11- - - - - -13),但该方法的工程经济较低(14]。

湿连接PC剪力墙,成员通常使用灌浆连接或现浇混凝土包括金属波纹管连接和套筒灌浆连接。套筒灌浆连接已广泛使用在亚洲,欧洲,和美国由于其良好的经济等优点,易于施工。分钟et al。15]研究混凝土剪力墙抗震性能的PC短翼连接套筒灌浆和表明,PC的延性和耗能能力剪力墙标本低于浇标本和连接失败之间的灌浆和纵向连接钢筋套筒后发生标本了。智et al。16)进行了一项实验研究四种不同的PC增援剪力墙连接金属波纹管在低周反复加载下slurry-anchored。本研究表明,PC剪力墙连接金属波纹管有更好的抗震性能。也表明,PC剪力墙的承载力由金属波纹管连接采用高强度钢筋是更大的。过去发生的地震,它可以发现结构设计不良的原因之一PC剪力墙的抗震性能不足的标本(17- - - - - -20.]。改善PC剪力墙的抗震性能,学者们研究了PC剪力墙的抗震性能在不同的搭接方法。李等人。21和雪等。22)使用两层固定钢筋交错圈等不同的搭接长度减少钢筋的搭接率部分。这两个研究的结果显示为垂直交错圈加固的有效性。在现有的纵向钢筋搭接方法PC剪力墙,马镫连接与更高的耐受性较短的搭接长度。根据现有的代码(23- - - - - -26),可以减少搭接长度连续的钢筋的50 - 70%。江et al。27)设计了一个电脑与两个不同的垂直剪力墙钢筋连接(普通箍筋和螺旋箍筋),发现电脑剪力墙试件的承载力略低于现浇剪力墙标本。然而,其延性显著高于现浇剪力墙试件的对比测试。焦et al。28]15剪力墙研究和测试标本的影响下不同的连接形式,钢筋配置、轴向压缩比等参数。他们的研究结果表明,剪力墙标本与环杆屈曲锚连接有很好的抗震性能。承载能力、能量耗散,stirrup-encrypted PC剪力墙的延性标本完全相同的电脑标本。Rossley et al。29日]提出了一种循环酒吧连接PC剪力墙,他们发现这种联系表现出韧性行为通过生产几线裂缝和大挠度失败之前发出警告。

目前,电脑剪力墙的约束方法灌浆锚连接垂直钢筋有一定的克制作用,但实际施工复杂,推广和使用不是积极的影响。与现有的约束方法相比,关节封闭箍筋的建设和运营困难和钢铁的用量更少更少;因此,建议联合关闭马镫的使用应该被用来抑制垂直钢筋。为研究联合封闭箍筋的影响该结构的抗震性能,准静态测试在一个现浇剪力墙试件和两个新的slurry-anchored连接电脑剪力墙标本。还建立了相应的有限元模型进一步探索影响的轴向压缩比、高宽比、纵向连接钢筋直径、混凝土强度的新slurry-anchored连接PC剪力墙的抗震性能与水平关节。一些建议也为进一步的研究和应用PC剪力墙结构。

2。测试标本和程序

2.1。设计的标本

总共三个全面墙相同大小的标本和加固设计根据中国建筑抗震设计规范》(gb50011 - 2010) [30.)和中国PC混凝土结构规范(gb51231 - 2016)在部队设计(31日),包括一个场铸标本CW1和两个组合剪力墙标本FW1 FW2;三个标本的维度和强化细节图所示1。PC标本FW1 FW2 pre-buried 40毫米金属波纹管,和thefastener闭包箍筋的约束下垂直网具有的暗柱两端的PC剪力墙。三个horizontalfastener封闭箍筋设置两侧相同的高度,laplength钢筋是600毫米。

混凝土设计强度等级的三个测试C35剪力墙墙,和postcast PC剪力墙试件的一部分是由高强度抗缩水泥基灌浆、和混凝土力学性能的测量值如表所示1和钢材料性能测量值如表所示2。

2.2。制作的标本

剪力墙的标本都是根据实际的工程施工技术;现浇剪力墙、底部和加载梁铸造作为一个整体的模板;个人电脑单独剪力墙和基础。纵向钢筋的基础应该留给预制剪力墙,和20毫米浆层应设置。纵向钢筋连接的连接由buckle-closed马镫克制。PC剪力墙加载梁和墙在金属波纹管灌浆。预制组装标本图所示2。

2.3。测试设置和加载过程

低循环重复使用负载测试来模拟结构的应力和变形性能在地震往复振动。试验加载装置由水平和垂直的设备,如图3。提供的垂直负载穿刺杰克,试样是通过加载梁和梁分布均匀加载;通过100 t水平重复载荷应用电液伺服驱动器(MTS);antilateral位移装置安装在墙的两边,以避免平面外位移。应用在垂直载荷测试,首先,控制轴压比为0.1,和计算竖向荷载是750 kN。加载协议是一个混合动力荷载位移控制图中描述4。据中国地震测试代码规范建设JGJ / T 101 - 2015 (32),分级加载过程如下。在加载的初始阶段,每个阶段增加了50 kN;后加载到100 kN,每个阶段增加了40 kN。开裂的负载是由负载决定的价值当第一水平裂缝或出现斜裂缝的标本,并加载改为每20 kN水平加载后开裂荷载和屈服载荷的计算值继续加载,每级循环一次。随后,采用位移控制加载,每个级别是骑车3倍和加载位移的整数倍值对应于屈服载荷。

3所示。实验结果和讨论

3.1。失败的过程和模式

一个 厘米网格表面的标志是精确测量的剪力墙裂缝的位置和形状。剪力墙的线条标记代表混凝土的裂缝方向的往复荷载下标本;裂缝分布如图5。

3.1.1。CW1

标本CW1,水平裂缝出现在双方的标本时加载到200 kN。加载过程中240 kN,水平裂缝逐渐增加,裂缝宽度并没有增加多少。当它达到320 kN,标本进入屈服阶段,层间位移是15毫米。之后,采用位移控制加载,seam发达间接加载到30毫米时,裂缝宽度增加更快,和最大裂缝宽度是0.4毫米,如图6(一)。加载到45毫米时,垂直裂缝出现在底部的混凝土试样的边缘,和破碎现象开始出现,基本上没有新剪力墙试件的裂缝作为一个整体和最大。加载时继续90毫米,接缝宽度增加,混凝土墙的底部边缘严重脱落。位移达到105毫米时,混凝土在拐角处的标本是碎和钢筋暴露,和破坏模式如图6(一)。

3.1.2。FW1和FW2

标本的破坏过程和裂缝分布FW1和FW2悬臂标本CW1基本上是相同的,两者都是弯曲剪切破坏,和裂缝形状的“X”当破坏发生的时候,如图5 (b)和5 (c)。当加载力开裂阶段,水平裂缝发展缓慢两边墙上墙的中间。当力加载到屈服阶段,水平裂缝试件的受压面积扩大对角和延伸。继续加载时的最终阶段,组装的水平关节标本断裂和混凝土暴露在损伤后的金属波纹管。组装标本受到水平旋转坐浆层由于限制的MTS antilateral转移设备,和FW1的破坏模式是由位移控制加载的失败由于推翻antilateral转移装置,如图6 (b)。标本FW2过早损坏是由于额外的水平旋转引起的水平位移,导致的过早分离纵向钢筋,和破坏模式如图6 (c)。

3.2。滞回性能和承载力

每个样品的磁滞曲线如图所示7。对比分析表明,开裂前标本基本处于弹性状态,当加载裂纹没有屈服,残余变形小,磁滞回线面积较小,和PC剪力墙试件整体刚度有一定程度的减少由于裂缝底部水平关节。屈服后,整体滞后曲线倾斜轴向位移和磁滞回线逐渐出现富勒具有良好的耗能能力。极限状态时,磁滞曲线的标本FW1 FW2有一定的挤压现象,这是由于滑水平关节的PC标本。

每个试件的骨架曲线如图所示8。在达到极限状态时,它可以发现,三条曲线的形状比较相似,除了标本FW2,承载力下降的更快的扭力造成的标本的MTS容量限制装载设备,和其他所有标本缓慢减少负载能力。表3显示每个试样的载荷和位移值特征点,在屈服载荷是由公园的方法(33]。从表可以看出3PC标本FW1和FW2的开裂位移增加了43.9%和45.3%,分别与场铸标本CW1相比,这是由于纵向钢筋的克制的边缘成员PC标本用扣封闭箍筋,而加强对墙的水平关节的影响。PC的高峰负荷标本FW1 FW2并不是大不相同或略改善与场铸标本CW1相比,整体性能是与模标本的承载力。

3.3。延性

表3列出每个标本的位移角和位移延性系数在每个特征点,位移角 ,在哪里墙的高度,位移延性系数是最终的位移产生位移的比值。从表中我们可以看到3,PC的变形值标本FW1 FW2在每个阶段类似于场铸标本CW1,实现“相当于现浇的效果。“最终的位移角是比现浇标本CW1和大于1/120的弹塑性位移角interstory限制规定的建筑抗震设计规范》(gb50010 - 2010) [30.),这表明纵向钢筋的变形能力圈装配剪力墙试件更好。所有标本的位移延性系数是相似的和大于5,表明封闭箍筋加固具有显著的抑制效果PC的混凝土墙边缘成员和可以提高PC的完整性与关节水平剪力墙。

3.4。刚度退化

在加载过程中,每个试件的刚度退化图所示9。从图可以看出9悬臂标本的等效刚度较大的力加载阶段,和初始刚度的两个组装标本低于场铸试样由于开裂的水平关节。随着位移的增加,每个试样的刚度逐渐降解,降解率模标本是更快的屈服之前产生并逐步放缓之后,和每个试件的刚度退化曲线逐渐屈服后的方法。

3.5。能量耗散

的能量耗散能力标本测量磁滞曲线包围的面积。图10显示每个标本的能量耗散曲线;基本上每个标本的曲线重叠在加载的初始阶段。与水平位移的增加,每个标本的能源消耗不断增加,增长迅速。在相同的位移,PC的累积能量耗散标本FW1大于模标本CW1,和PC的累积能量耗散标本FW2低是由于扭转位移加载控制阶段。然而,当标本被加载到最终状态,最后累积值的PC剪力墙FW1和FW2都比模标本CW1略大,反映的优点组合剪力墙,内置金属波纹管和封闭箍筋约束。

4所示。建模

4.1。模型建立

三个样本被分析有限元软件ABAQUS模拟,与三维固体单位(C3D8R)对混凝土和灌浆和线单位(T3D2)强化。此外,为方便建模和金属波纹管和坐灌浆层厚度、墙性能影响较小,和它所在的部分是混凝土材料所取代。塑性损伤材料模型(34),附带的软件,用于混凝土主体结构关系,曼德模型(35)用于灌浆压主要结构,拉伸主体结构简化为高强混凝土主体结构模型,以及强化主体结构模型通常是用作钢筋双褶模型材料参数的测量值。新老混凝土界面粘结的问题存在的水平裂缝模拟通过设置的有凝聚力的连接程序模拟滑动关节之间的关系。

网格生成有限元模型的建立是至关重要的;每个部分的网格大小的预制剪力墙试件通过大量试验计算确定。墙上的钢筋的单元大小是100毫米,剪力墙的单元大小,灌浆材料是140毫米。等nonimportant部分加载梁和基地,单元尺寸150毫米和200毫米。

4.2。模型验证

比较有限元分析和磁滞曲线获得测试如图11。从图可以看出11组装样品的磁滞曲线FW1和FW2大致匹配测试,和有限元模型的滞回曲线模标本CW1比测量曲线,更可能是因为场铸试样产生更大的钢筋和混凝土之间的粘结滑移试验期间,并没有考虑在数值模拟。模拟每个试件的极限承载力值更接近实验值,控制和最大误差在6%以内。此外,在标本产生之前,有限元分析得到的试样加载明显高于实验值,这可能是由于钢筋与混凝土之间的粘结滑移的实际加载过程中,和样品制造的缺陷。标本产生后,峰值负载从有限元分析获得略低于实验值,这是由于损伤塑性模型的有限元分析中使用的是理想化的,不能完全模拟复杂的加载力情况后期。

因为本文研究改进的组合剪力墙建设,两个样本的大小和强化FW1 FW2是相同的;为方便比较,节省空间,只有相应的模型的计算结果的标本FW1给出如图12;单元应力云地图Pa和单元应变云映射是m。从图12,它可以发现塑料品种的混凝土标本集中组装的剪力墙的两端,和灌浆塑料压力集中在剪力墙的两侧边缘成员,总体压力水平低。钢筋的最大应力分布在纵向连接钢筋的两端的底部剪力墙,表明grout-anchor连接方法buckle-closed箍筋约束可以有效地将纵向钢筋应力。

5。参数分析

根据连接装配式剪力墙结构的特点,分析参数的范围扩大,建立的有限元模型3.1被用来进一步研究轴向压缩比的影响,高宽比、纵向连接钢筋直径、混凝土强度和抗震性能的PC与垂直剪力墙钢筋slurry-anchored大腿上,与模型参数见表4。从有限元分析获得的荷载位移曲线的纵向钢筋slurry-anchored膝上电脑剪力墙与不同参数如图13。

5.1。轴向压缩比

因为地震剪力墙的轴压比限制中、高强度为0.5,五个转换的影响轴向压缩比情况下轴向压缩比为0.1到0.5剪力墙在水平连接电脑。从图(13日)可以看出,轴压比的增加将大大改善PC剪力墙的刚度和承载力模型。轴向压缩比为0.1 ~ 0.4时,随着轴压比的增加,曲线弯曲滞后和承载力逐渐降低和顺利,但轴向压缩比达到0.5时,曲线弯曲是先进和承载力下降更快,这将不利于墙的延性和能量耗散。

5.2。纵横比

可用的研究数据表明,高宽比的剪力墙的抗震性能有很大的影响这个结构,剪力墙的有限元模型设计了高宽比为2.01至2.42。从图13 (b)可以看出,模型的峰值负载逐渐减少随着宽高比的增加,和峰值负载减少时,最重要的是轴向压缩比从1.78增加到2.01。剪力墙模型的长宽比1.42到1.78,获得的荷载位移曲线具有明显的减少,这可能是由于剪力墙的破坏;剪力墙模型的长宽比2.01到2.42,荷载位移曲线下降缓慢,这表明模型的延性是好的。因此,建议这种剪力墙的高宽比不小于2.0。

5.3。混凝土强度

研究各种混凝土强度的影响在PC剪力墙的抗震性能,C35, C40, C45、C50混凝土强度等级模式标本被选为分析的仿真过程。从图13 (c)可以看出,PC剪力墙模型的峰值负载逐渐增加与混凝土强度的增加,和承载力的增加逐渐减慢。C50混凝土强度时,试件的荷载位移曲线的下降部分在达到峰值负荷是最激烈的,模型显示脆性破坏的特征。总之,建议使用的混凝土强度在这个电脑不应高于C45剪力墙。

5.4。纵向连接钢筋直径

PC剪力墙的水平节理主要是解决这个问题的垂直剪力墙的钢筋连接。的基础上原来的16毫米纵向连接钢筋直径PC剪力墙模型,三种模式的12毫米,14毫米,直径18毫米纵向连接钢筋被添加到考虑纵向连接钢筋直径的影响在这个电脑剪力墙。从图13 (d)可以看出,纵向连接钢筋直径的大小对梁进行更明显的影响,这表明纵向连接钢筋直径的增加,模型刚度和剪力墙模型的承载力明显增加,顺利和承载力逐渐降低,当模型达到限制阶段。每个试样的应力云映射图所示14,当纵向连接钢筋的直径14毫米,纵向连接钢筋终于拉出,从而导致承载力低屈服后的标本,是表现为剪切破坏和不适合的结构设计,所以建议垂直连接钢筋的直径的PC剪力墙不小于16毫米。

6。结论

连接电脑与垂直剪力墙钢筋灌浆锚研究了屈曲封闭箍筋的约束。墙上的标本进行低循环交变载荷测试和有限元仿真分析;的主要结论可以概括如下:(1)PC剪力墙约束的失效模式buckle-closed箍筋在地震测试接近现浇剪力墙,和他们所有的人都flexural-shear失败。最弱的部分电脑剪力墙受制于buckle-closed马镫还横向联合,但没有明显的债券在水平节理slurry-anchored连接失败。buckle-closed马镫好好约束影响电脑的底部剪力墙(2)新slurry-anchored膝上电脑剪力墙标本有积极的抗震性能,较强的承载力和位移延性性能比现浇剪力墙,和类似的能量耗散能力作为现浇剪力墙但更低的初始刚度比现浇剪力墙。slurry-anchored连接与buckle-type-closed箍筋约束钢筋可以有效地转移压力,以便它可以达到的效果“相当于场铸”,值得进一步的研究和应用(3)新电脑的承载力和变形性能剪力墙有限元模型与试验结果有很好的一致性。在一定范围内,增加轴向压缩比,纵向连接钢筋的直径,并可以提高混凝土的强度刚度和剪力墙结构的承载力;长宽比的增加,这种类型的电脑剪力墙的承载力降低,随着PC剪力墙刚度退化放缓、延性和能量耗散能力增加

数据可用性

部分或全部数据、模型或代码支持本研究的发现可以从相应的作者在合理的请求。

的利益冲突

作者宣称没有利益冲突。