轴力水平对套筒浆锚连接柱的抗震性能影响研究

摘要

装配式结构是将受力构件在工厂事先预制好后运至现场拼装而成，其具有施工效率高、工期短、绿色环保、节能、构件可重复利用等优点。我国已将装配式结构列入“十三五”规划当中，足以证明装配式结构将会成为我国建筑结构发展的一个重要方向。构件间连接方式作为影响装配式结构抗震性能的重要因素，其研究和发展迫在眉睫。装配式钢筋混凝土框架是装配式结构中的重要类型，框架柱的连接通常采用套筒浆锚连接、搭接浆锚连接或机械连接。目前对装配式柱的研究侧重于受压状态，实际上框架也可能存在受拉情况，如竖向地震动作用会引起柱子拉弯破坏。因此，应开展套筒浆锚预制受压柱和受拉柱的抗震性能研究。
　　首先，设计6个柱试件，包括1个现浇柱与5个预制柱，分别对这些试件进行了拟静力试验。其中受拉试验包括1个现浇柱和3个套筒预制柱，受压试验为2个套筒预制柱。研究了不同轴拉比预制柱和不同轴压比预制柱的抗震性能。试验证明了套筒浆锚连接具有较高的可靠性，套筒浆锚连接预制柱在相同轴力作用下与现浇柱的强度、刚度、延性和耗能相差不大；构件的延性系数和承载力随轴拉力的增大呈现先增后降的趋势，随着轴压比的增大延性系数下降较多而承载力则改善，构件的屈服荷载和峰值荷载显著增加。
　　其次，采用ABAQUS有限元软件建立了与试验对应的6个有限元模型，并补充建立了2个受压现浇柱分析模型，从破坏形态、应力、骨架曲线、延性和承载能力等方面进行了数值模拟结果与试验结果的对比分析，试验结果与试验结论相符。套筒的应力自始至终均小于钢筋应力，且小于材料本身的极限应力，说明在钢筋断裂前套筒不会发生破坏，满足套筒规范的要求。
　　最后，通过试验与数值模拟的结论，对套筒浆锚连接柱提出了设计建议，针对特殊的破坏形态给出了相关措施。例如，在套筒段及其影响范围内增设钢丝网抑制裂缝开展，在接缝层增加剪力键减小柱子和地梁的相对滑移。

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1 绪论

1.1 研究意义

1.2 预制构件连接技术的国内外研究与应用

1.3 目前研究存在的不足

1.4 本文研究内容

2 装配式框架柱试验设计

2.1 引言

2.2 材料性能

2.3 构件设计

2.4 试件的加载装置和加载方案

2.5 测量内容及测点布置

3 试验结果与数据分析

3.1 XJZ构件试验结果

3.2 YZZ1-1构件试验结果

3.3 YZZ1-2构件试验结果

3.4 YZZ1-3构件试验结果

3.5 YZZ2-1构件试验结果

3.6 YZZ2-2构件试验结果

3.7 试验结果分析

3.8 不同类型柱试验情况对比

3.9 本章小结

4 有限元数值模拟分析

4.1 分析方法及有限元单元选取

4.2 模型建立及材料本构选取

4.3 模拟结果与试验结果的对比分析

4.4 现浇柱与预制柱轴压情况下的模拟结果分析

4.5 本章小结

5 结论与展望

5.1 结论

5.2 展望

致谢

参考文献

附录

A. 作者在攻读学位期间获得的专利及参加的科研项目