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镀锌消磁钢管的应用

来源:本站 阅读量:41008 更新日期:2018-09-06 14:15:16

镀锌消磁钢管具有性能可靠、标准化程度高、施工速度快和技术经济效益好的优点。但是其装配式拼缝的受力复杂以及抗震设计方法和标准的缺少,浆锚连接装配式剪力墙是国建筑工业化进程中的重要结构形式.限制了浆锚连接装配式剪力墙的推广应用。基于此现状,以更好的推广装配式剪力墙结构在国应用和推进我国的建筑工业化进程的发展为目的本文采用理论分析、数值模拟和试验研究相结合的方法,选取在国具有比较广泛应用前景的浆锚连接装配式剪力墙,以浆锚连接装配式拼缝的内力组成和构造特点为依据,研究了改进型金属波纹管成孔钢筋浆锚连接件的受力特点、拼缝的力学性能及承载力设计方法,并对实体拼缝和分层壳单元的整体结构数值模拟方法和抗震性能评价方法开展了较为系统的研究,之后根据现行国家标准和论文的研究结果,对浆锚连接装配式剪力墙结构的抗震设计方法进行了探讨。

连接装配式剪力墙的抗震设计提出了一定的建议,对浆锚连接装配式剪力墙拼缝技术的发展以及浆锚连接装配式剪力墙结构在国的推广应用起到一定的推进作用。本文取得的主要成果包括:第一,根据浆锚钢套筒连接的传力机理,采用数值模拟方法分析了改进型金属波纹管成孔钢筋浆锚连接件的受力机理,通过连接件的内力分布可知:改进型金属波纹管成孔钢筋浆锚连接件通过设置较强的墙体约束箍筋和较长的钢筋搭接长度,无特殊加工要求的情况下实现了纵向钢筋在浆锚区段的有效连接,该种连接形式在经济造价方面更为优越。第二,提出了包含钢筋销键剪切力、钢筋轴向拉压力、混凝土压力和界面摩擦力四组主要内力的浆锚连接装配式拼缝承载力计算模型。根据钢筋销键剪切应力的数值模拟,得到钢筋销键剪切应力在拉压不同状态下的力学特点,之后将拉压不同状态下的纵向连接钢筋销键剪切应力分布简化为销键剪切力均匀分布,并在此基础上提出了改进型金属波纹管成孔钢筋浆锚连接装配式剪力墙的压弯承载力计算方法。计算结果的对比分析表明,该压弯承载力计算方法较为可靠。此外,还给出了拼缝的抗剪承载力计算公式。第三,镀锌消磁钢管通过改进型金属波纹管成孔镀锌消磁钢管装配式剪力墙空间结构模型的试验研究,确定了装配式剪力墙结构的破坏机理、内力分布规律以及屈服荷载、极限荷载、屈服位移、镀锌消磁钢管极限位移等关键力学性能参数。并确定了拼缝界面相对滑移对装配式剪力墙力学性能的影响规律。

研究结果表明:1.空间结构模型在低周反复荷载作用下,连梁两端率先出现塑性铰,剪力墙构件出现弯剪裂缝,并最终在拼缝截面发生受弯破坏,但连梁的力学性能偏弱。2.空间结构模型的承载力较高、镀锌消磁钢管延性较低,但总体抗震耗能性能良好。3.拼缝界面的相对滑移对拼缝力学性能起到明显的削弱作用,过大的相对滑移会造成拼缝的过早屈服和拼缝界面的集中开裂,对墙肢滞回耗能性能产生不利影响。第四,根据前期研究得到空间结构模型内力分布特点和破坏机理,对装配式拼缝的有限元数值模拟方法进行了研究,并提出了装配式拼缝的接触单元数值模拟方法,实现了装配式剪力墙构件真实试验加载状况的有限元数值模拟。之后通过数值模拟对空间结构模型的内力分布和混凝土损伤规律进行了研究,进一步揭示了空间结构模型的内力分布特点和破坏规律,为试验提供了较为可靠的补充计算结果。其中,数值模拟得到混凝土压缩损伤因子和混凝土拉伸损伤因子对空间结构模型破坏形态和裂缝开展形态的预测与试验实测结果符合较好,并且拼缝纵向连接钢筋在座浆层位置的应力集中分布为分层壳单元的整体结构有限元模型中拼缝的处理方法提供了参考。第五,根据有限元软件的数据结构和整体结构有限元建模中楼层较多且工作量大的现状,提出了标准层组装快速建模方法。

之后结合装配式拼缝承载力计算模型及装配式拼缝的接触单元数值模拟方法,并通过对江苏省某装配式剪力墙高层住宅结构进行模态分析、Pushov分析和动力时程分析的数值模拟,验证了标准层组装快速建模方法得到整体结构有限元模型的计算可靠性。第六,对采用分层壳单元的整体结构有限元模型中浆锚连接装配式拼缝的数值模拟方法进行了研究,提出了通过在整体结构模型中设置纵向连接钢筋强度折减层的方法,实现装配式拼缝的不利影响规律在整体结构有限元数值模拟中的体现。后续计算结果证明该方法在满足计算效率和计算稳定性的前提下能够体现装配式拼缝对整体结构力学性能的削弱作用。第七,采用能力谱法和滞回耗能法对试点工程全装配式剪力墙高层住宅结构进行了抗震性能评价,实现了考虑装配式拼缝不利影响下,将现有抗震性能评价方法在装配式建筑结构中的应用,抗震性能评价结果表明该试点工程结构的抗震性能满足要求。

同时,所采用的抗震性能参数计算方法和数值模拟方法能够为今后装配式结构的抗震性能评价提供了重要参考。最后,结合现行国家标准,对浆锚连接装配式剪力墙的抗震设计方法要点进行了阐述,并结合论文所取得的研究成果,装配式建筑平面和竖向设计、最大适用高度、结构内力分析、连接拼缝的设计方法、剪力墙拼缝和墙体的构造要求等方面给出了一定的建议。

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