不同連接方式下裝配式剪力墻抗震性能研究

李賀

摘要：本文基于濕法和干法連接類型，對不同連接方式下的裝配式剪力墻抗震性能進行試驗，通過記錄剪力墻破壞過程，結合荷載-位移曲線分析、耗能曲線分析、等效粘滯阻尼系數和剛度退化分析，對不同連接方式下的抗震性能進行分析、對比和總結，為推廣應用濕法和干法節點連接形式、優化當前裝配式建筑結構體系提供借鑒和參考。

Abstract： Based on the types of wet connection and dry connection， this paper tests the seismic performance of fabricated shear wall under different connection modes. By recording the failure process of shear wall， combining with load displacement curve analysis， energy consumption curve analysis， equivalent viscous damping coefficient and stiffness degradation analysis， this paper analyzes， compares and summarizes the seismic performance of different connection modes， so as to promote the application of the connection form of wet method and dry method and optimize the current prefabricated building structure system.

關鍵詞：濕法;干法;裝配式剪力墻;抗震性能

Key words： wet method;dry method;assembled shear wall;seismic performance

中圖分類號：TU3? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1006-4311（2020）23-0077-03

0? 引言

預制裝配式剪力墻結構性能高、標準規范和施工效率高的特點，在我國建筑行業中具有重要的應用價值，其從結構形式上劃分可包括部分預制剪力墻結構和全預制剪力墻結構，且隨著技術發展和應用的需求，出現了多種不同連接方式下的裝配式剪力墻應用形式。本文針對濕法和干法連接類型下的裝配式剪力墻進行抗震性能試驗，測試其抗震性能，實驗過程包括：剪力墻設計、剪力墻材料及制作、加載方案及量測內容。

1? 剪力墻設計

1.1 剪力墻

1.1.1 選取研究對象

通過某項目為例進行研究，選取位置如圖1所示。

出于對結構在地震作用下的主要研究機理考慮，剪力墻試驗設計的原型結構如圖1所示，主要由16軸線與A至1/A軸線組成。

1.1.2 剪力墻截面設計

本設計主要側重于墻體的彎曲破壞，因此設計短肢剪力墻作為研究對象。按照濕法連接與干法連接類型，分別選取套筒灌漿（TTGJ-1）、約束漿錨（YSGJ-1）、箱形螺栓（XXLS-3）和H型鋼（HG-3）四種不同連接方式，試件的墻體的尺寸都為2925×200×1300（mm），且高寬比為2.25，強度等級為C40，軸壓比為0.1。

1.2 剪力墻試件連接方式

選取抗震等級為二級的剪力墻，且各試件的連接方式如下：

①TTGJ-1連接方式：對套筒兩端分別使用套絲和后插鋼筋灌漿錨固與半灌漿套筒機械與地梁進行連接;

②YSGJ-1試件采用高效鋼筋漿錨搭接技術，采用后插鋼筋灌漿搭接將一端與地梁進行連接，采用預埋固定螺旋箍筋及波紋管連接另一端;

③XXLS-3試件采用箱形螺栓連接技術，將其縱向鋼筋固定連接到箱形梁頂板上，并以高強螺栓與地梁連接;

④HG-3試件采用H型鋼連接技術連接上部剪力墻及下部地梁。

2? 加載方案及量測內容

2.1 加載方案

實驗過程中，對試件的加載形式有兩種，即豎向加載和水平往復加載，對應地在加載裝置部署上，要包括豎向加載、水平加載和底部限位裝置等，如圖2所示。

①實施豎向加載時需從頂部開始，利用200t液壓千斤頂施加軸向荷載，直到達到荷載值。各試件軸壓比n均取為0.1，軸向壓力取為480kN;

②在進行水平加載時需從試件頂部加載梁側向位置實施水平荷載，荷載大小為100t左右，其中，試驗前期采用2mm作為周期進行加載，單級單次循環執行;當達到6mm后，每次以6mm為增量，到達每一級后，都要重復執行三次;直至水平力小于最大水平力的85%時結束實驗，此時可認為試件失效。

2.2 測量內容

通過上述加載方案實施，分別完成軸向荷載實驗、縱向鋼筋應變實驗、水平往復荷載實驗、箍筋應變實驗、型鋼應變實驗、墻體水平位移實驗和墻體相對變形實驗內容。為準確測量墻體各個位置的應變，還需要分別布置五種應變片，分別對應縱向鋼筋、水平箍筋、鋼板表面、剪力墻底部表面和套筒等構件位置;同時，為全面測量不同高度下截面處的水平位移情況，需要在距墻體底部根據不同高度安裝4個位移計。

3? 結果分析

3.1 剪力墻破壞過程

在剪力墻破壞實驗過程實施中，以TTGJ-1破壞過程為例說明，根據加載方案中的描述，位移控制加載開始時以2mm為遞增量，后面以6mm位移循環增加。期間對荷載P和試件狀態進行詳細記錄，并仔細觀察試件狀態。

隨著水平方向位移增加，荷載量逐漸加大，TTGJ-1整個過程為：彈性階段→然后逐漸出現墻體極小的水平裂縫→裂縫變大并出現“噼啪”聲→裂縫持續加寬→開始在不同高度下出現不同角度的斜裂縫→循環中一側墻體角落混凝土被壓碎掉落→試驗結束。并通過記錄結果表明，當TTGJ-1試件墻體一端套筒上部約50mm處出現混凝土壓碎和鋼筋彎曲現象時，說明其已達到最終破壞形態。同理，以相同方式對其他三個試件的破壞過程進行測試，結果見表1。

結果表明，YSGJ-1試件加載至±48mm時、XXLS-3試件加載至±54mm時及HG-3試件加載至±60時，承載力出現下降，并出現鋼筋壓彎，灌漿料或上部混凝土被壓碎的結果，實驗結束。

3.2 荷載-位移曲線分析

①濕法連接試件。

經兩個試件的滯回曲線、骨架曲線和試件特征點分析比較可得出以下結論：二者的耗能能力都比較強，但在極限承載力和最大位移方面，TTGJ-1要大于YSGJ-1;試件YSGJ-1相比于TTGJ-1，剛度方面和延性方面較強，但變形能力略差，整體來講二者在延性和抗倒塌性能方面都比較優良。

②干法連接試件。

通過試件XXLS-3和HG-3的滯回曲線、骨架曲線和試件特征點分析比較可得出以下結論：HG-3試件相比XXLS-3，其塑性變形能力更好，可有效消耗地震能量，后者受到了滑移的影響，其剪力墻延性和地震能量消耗性能較差，且其前期剛度相對HG-3試件要低，其承載力下降比較快;然而在開裂荷載方面、H型鋼連接形式底部剛度、鋼筋錨桿對墻體的約束和變形能力等方面，HG-3試件要遠高于XXLS-3。不過，在屈服位移及屈服荷載方面，XXLS-3試件遠超HG-3。

3.3 耗能曲線分析

裝配式剪力墻結構的耗能能力越大，其抗震性越好。用裝配式剪力墻耗能曲線驗證濕法與干法連接，經分析得出以下結論：在加載剛開始時，試件均處于彈性階段，各試件的耗能能力相近。以水平位移12mm為分水嶺，在水平位移？燮12mm時，TTGJ-1和YSGJ-1試件的耗能曲線基于一致;水平位移？叟12mm時，YSGJ-1、XXLS-3試件的耗能能力要分別比TTGJ-1、HG-3試件好，直至試件破壞。水平位移=42mm時，TTGJ-1和YSGJ-1試件耗能能力基本相同，而HG-3試件要優于XXLS-3。

3.4 等效粘滯阻尼系數分析

等效粘滯阻尼系數大小可以有效反應出剪力墻的抗震性能，其與剪力墻結構耗散能量能力成正比。根據分析，只有XXLS-3試件等效粘滯阻尼系數不與水平位移成正比，而TTGJ-1、YSGJ-1及HG-3試件等效粘滯阻尼系數都會以相近的增長斜率隨著水平位移增加而增大，且YSGJ-1試件相比TTGJ-1試件，其等效粘滯系數增長較快。

3.5 剛度退化分析

在地震作用下，剛度退化現象是能表現出結構吸收及耗散能量的能力特征之一。對干濕法的裝配式剪力墻剛度退化曲線分析可得：試件加載時，試件的剛度與水平位移成反比，開始實施荷載時，試件均處于彈性階段，剛度較大;隨著位移增加，試件剛度開始減小并在試件破壞時達到最小值。其中，YSGJ-1試件的前期剛度大于TTGJ-1試件，HG-3試件的前期剛度大于XXLS-3。到期后期，YSGJ-1試件的剛度退化要快于TTGJ-1，HG-3試件的剛度退化要快于XXLS-3，直到兩組相互之間的剛度相近，此時試件接近破壞狀態。

4? 結語

本文圍繞對干法、濕法連接下的裝配式剪力墻抗震性能研究展開試驗，并通過抗震性能標準進行分析，分別從不同角度總結了套筒灌漿、約束漿錨、箱形螺栓和H型鋼連接方式下裝配式剪力墻抗震性能和優缺點，為裝配式混凝土結構的應用和推廣提供了基礎和依據。

參考文獻：

[1]種迅，宋磊，陳長林，王子楊，蔣慶，馮玉龍，何沅臻.含減震外掛墻板裝配式混凝土剪力墻結構抗震性能研究[J].工業建筑，2020，50（01）：40-46.

[2]崔軍軍，楊德健，熊佳明，門雅愛.預制裝配式耗能剪力墻結構抗震性能研究[J].天津城建大學學報，2019，25（06）：420-424.

[3]王玲，楊佩劍，付素娟，王躍達.新型裝配式剪力墻結構水平縫抗震性能試驗研究[J].硅酸鹽通報，2019，38（07）：2049-2056，2071.

[4]黃煒，張敏，江永濤，等.裝配式混凝土墻抗震性能試驗研究[J].建筑結構學報，2015（10）：88，95.