预制混凝土剪力墙塑性铰区力学行为、性能提升及计算方法研究

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1、博士学位论文预制混凝土剪力墙塑性铰区力学行为、性能提升及计算方法研究专业名称：土木工程研究生姓名：支清导师姓名：郭正兴教授本论文获国家重点研发计划项目（2016YFC0701700）资助。RESEARCHONMECHANICALBEHAVIOR,PERFORMANCEIMPROVEMENTANDCALCULATIONMETHODOFPLASTICHINGEZONEINTHEPRECASTCONCRETESHEARWALLSADissertationSubmittedtoSoutheastUniversityFortheAcademicDegre

2、eofDoctorofEngineeringBYSupervisedbyColledgeofCivilEngineeringSoutheastUniversityJune2018东南大学学位论文独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得东南大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。研究生签名：日期：东南大学学位论文

3、使用授权声明东南大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆、《中国学术期刊（光盘版）》电子杂志社有限公司、万方数据电子出版社、北京万方数据股份有限公司有权保留本人所送交学位论文的复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文外，允许论文被查阅和借阅，可以公布（包括以电子信息形式刊登）论文的全部内容或中、英文摘要等部分内容。论文的公布（包括以电子信息形式刊登）授权东南大学研究生院办理。研究生签名：导师签名：日期：摘要摘要剪力墙结构常常作为一种经济有效地方式来抵抗水平地震作

4、用和风荷载产生的水平荷载，一般用作建筑水平受力的第一道抗震防御系统。装配式混凝土结构作为新型建筑工业化发展的方向，众多学者开展了预制装配混凝土结构的研究工作，预制混凝土剪力墙抗震性能的关键在于节点塑性铰区的连接和接缝的力学性能。此外，随着钢材冶炼技术的发展，高强钢筋在建筑工程中应用逐渐增多。考虑到以上情况，本文结合国家“十三五”重点研发计划——装配式混凝土工业化建筑高效施工关键技术研究与示范，以及国家“十二五”科技支撑计划——新型预制装配式混凝土建筑技术研究与示范前期研究任务与相关试验结果，继续对预制混凝土剪力墙结构接缝相关构造的纯剪和弯剪力学

5、性能、塑性铰区采用传统灌浆套筒连接和微预应力高强钢筋等预制剪力墙的抗震性能进行研究，并提出相应的理论或计算分析方法。论文的主要工作如下：1.试验研究了传统灌浆套筒对接连接预制混凝土剪力墙的抗震性能，并研究了灌浆套筒对塑性铰区变形的影响。为此设计制作了四片足尺剪力墙构件，其中一片现浇构件，三片预制构件。预制构件的接缝坐浆层分别采用了实心普通混凝土（单点灌浆）和聚合物混凝土与高强灌浆料（塞封连通灌浆）的组合。此外，其中一片预制构件的纵向钢筋在基础底座使用了无粘结段期望增加结构的变形和耗能能力。结合试验结果探讨了灌浆套筒预制混凝土剪力墙结构的破坏模式

6、和破坏过程、裂缝开裂模型、滞回性能、耗能能力、结构刚度退化、以及剪力墙底部塑性铰区的曲率分布等。结果表明，坐浆层强度较高的灌浆套筒剪力墙具有较好的抗震性能，但是初期刚度、开裂荷载和延性系数仍然略低于现浇构件。2.研究预制接缝的直剪性能。试件的参数包括接缝形式（平接缝和剪力键接缝）和剪力键的数量等，并研究了干式接缝和涂环氧树脂胶接缝承载力的差异、接缝处配置高强插筋时性能以及施加的侧向力的大小对接缝抗剪的影响。试验获得了不同形式的接缝的抗剪承载力和刚度，并采用了AASHTO规范设计公式、Rombach建议的公式和我国《装配式混凝土结构技术规程》设计

7、公式对以上几种接缝的抗剪承载力进行了计算分析，并根据试验结果提出了相关的抗剪承载力计算公式。3.针对混凝土接缝以及常见的开裂模式，通过裂缝界面力的平衡关系、几何相容性方程和材料本构关系提出了纯骨料咬合作用的混凝土开裂模型；并根据钢筋混凝土裂缝界面局部应力场模型，得到了钢筋轴向和销栓作用与均布应力的关系，然后通过裂缝变形的几何关系将钢筋的粘结滑移和销栓作用计算公式和骨料咬合作用结合起来。最后利用提出的混凝土开裂模型对经典的Walraven相关试验构件进行了模拟和分析。4.模拟剪力墙接缝的受力模式，提出以混凝土梁的形式设计制作了剪切和弯曲两种破坏模

8、式的预制构件，并对其进行了四点加载。接缝的型式为环氧树脂胶剪力键。试验构件纵向钢筋分别采用了普通连接钢筋、非预应力高强钢筋、预应力高强钢筋等形式，研究