关键词:
装配式
预制构件
足尺大板隔墙
循环荷载试验
数值模拟
摘要:
随着城市化进程的加速,建筑行业对于高效、快速、环保的建筑方法的需求日益增加。传统的施工方式存在着效率低、浪费多、质量难以保证等问题,而装配式结构的出现为解决这些问题提供了新的思路和方法。建筑材料的不断发展,蒸压加气混凝土(AAC)因具有轻质高强、保温和耐火性能好、经济成本较低等优势常应用于框架结构中作为填充墙体或分隔墙体。本文创新性提出将预制构件采用现浇混凝土连接方法形成约束框架并和AAC板组装形成装配整体式足尺大板隔墙作为大跨度框架结构中的分隔墙体,其能够为框架结构划分空间提高灵活性和安全性。通过低周往复荷载试验和有限元数值模拟相结合的方法研究装配整体式足尺大板隔墙在地震作用下的破坏形态和变形是否满足主体结构变形需求及结构抗震规范要求,为今后装配整体式大板隔墙的改善与加强提供参考,本文的主要研究内容和结论如下:
(1)分别对带门洞墙体(W1)和不带门洞墙体(W2)进行低周往复荷载试验,通过分析其滞回曲线、骨架曲线、强度退化和刚度退化等指标分析其抗震性能和是否满足规范要求,并根据理论分析建立了AAC板多斜杆模型及分析方法和恢复力损伤模型。研究结果表明:在低周往复荷载作用下装配整体式足尺大板隔墙破坏主要以约束框架柱弯曲破坏和AAC板角剪切破坏;试件峰值承载力为41.3kN约为主体框架结构承载力的10%,对主体结构影响较小;试件强度退化因子在0.71和0.9之间,表现出较好的承载力稳定性;延性指数在8.55到14.01之间,且弹性层间位移角和弹塑性层间位移角均大于《建筑结构设计规范》要求,这表明,在主框架结构失效之后,装配整体式足尺大板隔墙仍处于安全状态,并保留有足够的安全余量;AAC板多斜杆模型和恢复力损伤模型与试验结果误差较小,在工程应用中是可接受的。
(2)采用ABAQUS有限元软件对装配整体式足尺大板隔墙进行了模拟分析,通过将有限元模拟结果与试验结果进行对比,两者相比误差较小,验证了有限元模型的合理性。在此基础上,对模型进行了参数分析,研究改变AAC板排列方式和提高约束框架混凝土强度两种参数对于其抗震性能的影响和构件应力分布情况。研究结果表明:在各加载位移下应力集中区域基本一致;改变AAC板排列顺序降低了结构初始刚度和承载力,对主体结构影响更小。但AAC板横向排列施工不便,在底层AAC板破坏后可能造成AAC板体方式连续性破坏;增加约束框架混凝土强度提高了承载力和耗能能力,但降低了结构延性。