本文針對(duì)目前常用的裝配式混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)存在的連接節(jié)點(diǎn)復(fù)雜、施工效率低、連接節(jié)點(diǎn)施工質(zhì)量不容易檢查和控制的缺點(diǎn),提出一種新型內(nèi)置型鋼裝配式混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)。裝配式建筑連接節(jié)點(diǎn)的安全性、可靠性決定著裝配式結(jié)構(gòu)的成敗。我國(guó)是地震多發(fā)國(guó)家,對(duì)裝配式建筑結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)性能的要求更高。本文對(duì)新型內(nèi)置型鋼裝配式混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)的抗震性能開展了研究。本文是在充分調(diào)研國(guó)內(nèi)外裝配式建筑的發(fā)展與應(yīng)用及研究進(jìn)展的基礎(chǔ)上,將型鋼混凝土結(jié)構(gòu)與裝配式結(jié)構(gòu)相結(jié)合,設(shè)計(jì)了一種新型內(nèi)置型鋼裝配式混凝土剪力墻節(jié)點(diǎn)連接方式,并取得了相關(guān)專利成果。該節(jié)點(diǎn)連接充分發(fā)揮型鋼骨架與混凝土的共同作用,有利于提高抗震性能;并且簡(jiǎn)化了施工步驟,易于施工質(zhì)量控制,降低了施工難度。本文通過(guò)擬靜力試驗(yàn)、理論分析、有限元模擬等方式對(duì)新型內(nèi)置型鋼裝配式混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)的抗震性能開展了綜合的研究。具體研究?jī)?nèi)容如下:(a)提出采用工字鋼作為核心,并由箍筋和混凝土包裹,作為裝配式剪力墻的邊緣約束區(qū),預(yù)制墻板內(nèi)均勻布置豎向和縱向水平鋼筋,上下墻肢內(nèi)的縱向鋼筋分別在后澆層處彎折錨固的一種新型裝配式節(jié)點(diǎn)連接方式。(b)內(nèi)置型鋼裝配式混凝土剪力墻節(jié)點(diǎn)抗震性能試驗(yàn),通過(guò)擬靜力試驗(yàn)對(duì)節(jié)點(diǎn)的抗震性能開展研究,得到了試件的滯回曲線、骨架曲線、剛度退化趨勢(shì)、延性系數(shù)、能量耗散能力、破壞形態(tài)等。同時(shí)還研究了軸壓比對(duì)節(jié)點(diǎn)的抗震性能的影響。(c)由于后澆層位于裝配式墻體節(jié)點(diǎn)底部,受水平力作用時(shí),墻肢底部彎矩最大,因此對(duì)后澆層上移的內(nèi)置型鋼裝配式混凝土剪力墻節(jié)點(diǎn)的抗震性能進(jìn)行試驗(yàn)研究,獲得其相關(guān)試驗(yàn)參數(shù),并分析了軸壓比對(duì)后澆層上移節(jié)點(diǎn)的抗震性能的影響,與后澆層位于基礎(chǔ)梁頂部的節(jié)點(diǎn)試件對(duì)比評(píng)價(jià)兩種不同后澆層位置的墻肢節(jié)點(diǎn)的抗震性能。(d)根據(jù)內(nèi)置型鋼裝配式混凝土剪力墻節(jié)點(diǎn)試件的擬靜力試驗(yàn)結(jié)果,建立其恢復(fù)力模型,并與試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比驗(yàn)證其有效性。(e)采用ABAQUS有限元軟件對(duì)于內(nèi)置型鋼裝配式混凝土剪力墻節(jié)點(diǎn)試驗(yàn)試件開展有限元模擬分析。建立了有限元分析模型,參考規(guī)范和已有研究成果,重點(diǎn)闡述了對(duì)于混凝土、型鋼、鋼筋等材料本構(gòu)關(guān)系屬性的定義,其中混凝土材料引入損傷模型以模擬其在低周反復(fù)作用下的破壞特性。得到了有限元試驗(yàn)結(jié)果的應(yīng)變、應(yīng)力、變形、結(jié)構(gòu)損傷等云圖和滯回曲線,對(duì)比有限元分析與試驗(yàn)研究的異同,并分析了原因。通過(guò)以上研究得到如下主要結(jié)論:(a)由于彎折鋼筋和型鋼的銷栓作用,后澆層與預(yù)制墻板及基礎(chǔ)底座間未出現(xiàn)明顯的滑移變形;工字鋼側(cè)面焊接的短鋼筋提高了墻體與工字鋼的抗滑移能力,使墻體裂縫逐漸向上開展并延緩破壞,節(jié)點(diǎn)表現(xiàn)出良好的延性和變形能力;軸壓比對(duì)試件的延性有較為顯著的影響。(b)后澆層上移的內(nèi)置型鋼的裝配式混凝土剪力墻節(jié)點(diǎn)試件,在后澆層與上下預(yù)制墻板未出現(xiàn)明顯的滑移變形。與后澆層位于基礎(chǔ)梁頂部的試件相比,極限承載能力稍高,延性也稍有增大,整體抗震性能較好。但后澆層上移后,對(duì)施工提出更高的要求,增加了施工的步驟。兩組試件的破壞特征相近,低軸壓比的內(nèi)置型鋼裝配式剪力墻節(jié)點(diǎn)試件表現(xiàn)為彎剪破壞。屈服荷載下,位移比滿足彈塑性層間位移角不超過(guò)1/120的要求。(c)在擬靜力試驗(yàn)研究得到的滯回曲線與骨架曲線等基礎(chǔ)上,采用試驗(yàn)擬合法,得到了內(nèi)置型鋼裝配式混凝土節(jié)點(diǎn)試件在低周反復(fù)荷載作用下的四折線骨架曲線,由力學(xué)計(jì)算和試驗(yàn)修正給出開裂剛度的計(jì)算方法,進(jìn)而推導(dǎo)出各個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)的剛度,給出考慮約束區(qū)混凝土極限壓應(yīng)變提高的峰值荷載計(jì)算方法,進(jìn)而計(jì)算出各個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)的荷載,給出了考慮試件屈服后剛度退化的卸載剛度計(jì)算擬合公式和滯回路徑,綜合以上建立了內(nèi)置型鋼裝配式混凝土剪力墻恢復(fù)力模型。(d)通過(guò)ABAQUS有限元軟件對(duì)內(nèi)置型鋼裝配式混凝土剪力墻節(jié)點(diǎn)試驗(yàn)試件進(jìn)行有限元模擬分析,其結(jié)構(gòu)損傷表現(xiàn)明顯、滯回曲線的捏攏效應(yīng)體現(xiàn)了彎剪破壞的特點(diǎn),通過(guò)模擬加載低周反復(fù)荷載與試驗(yàn)研究結(jié)果做比較,采用的有限元分析模型,能夠較好的模擬試驗(yàn)工況,基本體現(xiàn)了試件應(yīng)力、應(yīng)變、位移、損傷的過(guò)程和破壞特征。上述研究是建立型鋼裝配式混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)體系的研究基礎(chǔ),為其抗震性能的研究提供了理論支撐,將有利于此種結(jié)構(gòu)體系的推廣應(yīng)用,進(jìn)而為我國(guó)裝配式建筑的工業(yè)化發(fā)展做出貢獻(xiàn)。
【學(xué)位單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TU398.2;TU352.11
【部分圖文】：

制的《PCI 設(shè)計(jì)手冊(cè)》（Design Handbook Precast and Prestressed Concrete），完整的介紹了裝配式結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法，對(duì)于歐洲和我國(guó)的裝配式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)發(fā)展與規(guī)范編制有很大的影響。如圖（圖１-1）是一棟 7 層的停車樓，采用了標(biāo)準(zhǔn)化的預(yù)制混凝土構(gòu)件 1028 塊。圖 １-1 美國(guó)密西西比大學(xué)北停車樓加拿大裝配式建筑的發(fā)展與美國(guó)相似，特別是在官方投資的公用建筑中應(yīng)用

大哥倫比亞大學(xué) Brock Commons18 層木推進(jìn)裝配式建筑的發(fā)展，在新產(chǎn)品開發(fā)國(guó)的大城市中，裝配式建造已是常態(tài)（建筑為主，施工快速，對(duì)環(huán)境影響小。綠色節(jié)能建筑。配式建筑的推進(jìn)，因此從生產(chǎn)、建造、得到了較快發(fā)展。

產(chǎn)方面著力[5]。在英國(guó)的大城市中，裝配式建造已是常態(tài)（圖１-3），在中小城市，以裝配式木結(jié)構(gòu)建筑為主，施工快速，對(duì)環(huán)境影響小。大型建筑普遍采用工具化施工，大力推廣綠色節(jié)能建筑。由于政府主導(dǎo)裝配式建筑的推進(jìn)，因此從生產(chǎn)、建造、維護(hù)到相應(yīng)的材料和物流產(chǎn)業(yè)等全產(chǎn)業(yè)鏈得到了較快發(fā)展。圖１-3 英國(guó)倫敦 Leicester Square Hotel 裝配式混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)主體施工法國(guó) 1891 年就開始發(fā)展裝配式建筑，是全球最早開始推進(jìn)裝配式建造的國(guó)
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