装配式预制混凝土墙体抗侧性能试验研究与分析

摘要

装配式住宅高成本问题是制约装配式住宅发展的主要因素之一，预制率又是影响装配式住宅成本的主要因素。因此，研发成本低、构造简单、综合性能好的装配式混凝土结构是当前装配式住宅发展的需要。
　　为使装配式结构的标准化程度和现场装配率高、构件安装简单、结构抗侧刚度大、成本低、保温隔热性能好，并且满足门窗开洞的要求，本文提出一种全螺栓连接装配式混凝土结构（Total Bolt Connection Prefabricated Concrete Structure），简称BPC结构，并对这种结构体系的抗侧力墙体受力性能进行试验研究和有限元分析，主要研究内容和结论如下：
　　（1）设计两个由3块标准墙板组成的墙体足尺模型，开展水平低周往复荷载试验。揭示墙体的破坏过程，对水平往复荷载作用下墙体的滞回曲线、骨架曲线、刚度、变形能力和延性进行分析，得到墙体的各承载力指标；分析墙体典型位置处的破坏特征，了解墙体的破坏方式；对墙体的受力进行分析，得到墙体水平承载力的基本计算思路和螺栓的验算方法。试验结果表明：BPC结构墙体的水平承载力很大，由3块标准墙板构成的墙体抗侧承载力达到550kN。墙体滞回曲线为倒S形，捏拢现象明显，能量耗散系数为0.5左右，耗能能力一般，墙体位移延性系数为1.7~1.8。墙体破坏主要集中在底部水平接缝的螺栓连接处，破坏呈“齿”状分布。
　　（2）建立BPC结构墙体Abaqus有限元模型，并对墙体受力性能的影响因素进行分析比较。提出墙体3种有限元建模方法，从中选择一种模型且作改进后对墙体试件进行有限元分析，并与试验结果相比较，验证该模型的合理性。运用该模型，分析研究轴压比、配筋率、高宽比和底部螺栓连接四个因素对墙体抗侧性能的影响。结果表明：有限元模型能较好的反映墙体的刚度、破坏特征和滞回特性。轴压比增大，墙体初始抗侧刚度、屈服荷载和峰值荷载增大。配筋率对墙体受力性能影响较小。随着组成墙体墙板数量的增加，墙体承载力和抗侧刚度线性增加。改变底部螺栓连接的受力性能，可以改变墙体的初始刚度、承载力指标、滞回特性和耗能能力。
　　本文通过试验研究和有限元分析，得到了BPC结构墙体的承载力指标、刚度退化规律、变形能力、破坏特征和各因素对墙体受力性能的影响，为BPC结构进一步的理论研究和工程运用提供了试验依据和理论指导。

目录

声明

第1章绪论

1.1引言

1.2全螺栓连接装配式混凝土结构（BPC结构）组成

1.3 BPC结构连接构造

1.4 BPC结构特点

1.5装配式混凝土结构研究现状

1.6本文主要研究内容

第2章BPC结构墙体低周往复加载试验研究

2.1引言

2.2试验目的及研究内容

2.3试验方案

2.4材性试验

2.5试验过程与破坏特征

2.6试验结果与分析

2.7典型位置处破坏特征

2.8 接缝工作机制

2.9 墙体受力分析

2.10 本章小结

第3章BPC结构墙体有限元分析

3.1 引言

3.2 BPC结构墙体有限元建模方法

3.3 基于壳模型的BPC墙体有限元分析

3.4 本章小结

第4章BPC结构墙体受力性能影响因素分析

4.1 引言

4.2 墙体轴压比影响

4.3 墙体配筋率影响

4.4 墙板数量影响

4.5 底部螺栓连接影响

4.6 本章小结

第5章结论与展望

5.1 结论

5.2 展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间获得的科研成果