装配式框剪结构钢管混凝土组合键槽连接性能研究

作     者：高健 

作者单位：沈阳建筑大学 

学位级别：硕士

导师姓名：李明

授予年度：2019年

学科分类：08[工学] 081402[工学-结构工程] 081304[工学-建筑技术科学] 0813[工学-建筑学] 0814[工学-土木工程] 

主      题：装配式混凝土结构 抗剪承载力 钢管混凝土 可行性分析 简化计算式 

摘      要：在国家积极倡导加快生态文明体制改革,建设美丽中国的背景下,装配式建筑正处于蓬勃发展的新时期。框架-剪力墙结构拥有灵活自由的使用空间,可以满足多种建筑功能需求,又能保证侧移刚度,目前国内外学者对装配式框剪结构中的梁柱节点和剪力墙竖向连接已有许多研究并应用于实际工程之中,对于框架柱与剪力墙之间的连接方式则研究较少。为此,本文针对课题组提出的装配式组合键槽柱墙连接方式开展了抗剪性能研究,并结合研究结果进行了进一步的深化设计,回归了该种连接方式的简化计算公式。利用ABAQUS软件以及已有的S型柱墙试件的试验数据,建立相同的试件模型,模拟其在单向循环加载作用下的受力过程,并与试验结果相对比,结果表明模拟与试验吻合良好,本文的模拟方法具有一定合理性。基于上述试验与模拟方法,建立10个不同形式的组合键槽柱墙连接构件,模拟其在单调加载作用下的受力过程。根据现浇构件的力学性能和各装配式构件的破坏形态对各连接形式的可行性进行对比分析,最终确定矩形钢管混凝土连接方式为本文研究的标准连接方式。通过改变矩形钢管混凝土连接件的截面高度、宽度、连接件长度、管内混凝土强度和连接件间纵向距离等5个主要参数,设计了 19个不同构件。采用上述模拟方法,模拟这些构件在单调荷载作用下的受力过程。得出各构件的荷载-位移曲线、延性系数、最大承载力及初始刚度。结果表明,采用该种连接方式的柱墙构件的延性系数都大于3,再次证明了该种连接方式具有较好延性。其中,截面高度对构件的抗剪承载力影响最大,高度越大承载力越大;连接件长度对构件的延性和初始刚度影响最大,长度越大延性系数越大、初始刚度越小;连接件间纵向距离对构件的抗剪性能几乎没有影响。结合构件的实际使用条件和力学性能,对钢管混凝土连接件各项影响因素的取值范围做出分析。从刚度与强度考虑,钢管内混凝土强度等级取C40;从装配方法考虑,截面宽度取160mm;从刚度考虑,连接件长度取240mm;从最大承载力与初始刚度考虑,截面高度建议为250mm-320mm;连接件纵向距离取150mm。对比现有的计算公式,选用矩形钢管混凝土设计规程中的计算公式作为基础,结合上文计算结果回归了装配式钢管混凝土组合键槽连接方式的抗剪承载力和初始刚度的简化计算式,并验证了简化计算式的准确性,为该种连接方式的实际应用和相关规范的制定提供了理论依据。