装配式混凝土楼板水平抗剪性能试验研究.pdf

6 8 低温建筑技术 2 0 1 5年第 1 2期 ( 总第 2 1 0期) D OI ： 1 0 1 3 9 0 5 j c n k i d w j z 2 0 1 5 1 2 0 2 5 装 配式混凝 土楼板水平抗 剪性能试验研究 余稚明 ， 许国山 ，一 ， 文龙 ， 杨清波 ， 万里波 ， 暴印铜 ， 谭晓晶 ， 吴斌 ( 1 云南省建筑 科学研究院 ， 昆明6 5 0 2 2 3； 2 结构工程灾变与控制教育部重点实验室( 哈尔滨工业大学 ) ， 哈尔滨1 5 0 0 9 0； 3 哈尔滨工业大学土木工程学院 ， 哈尔滨1 5 0 0 9 0) 【 摘 要】 本文着重研究装配式混凝土楼板在水平方向上的抗剪性能。为此设计并制作了 1 个装配式混凝 土楼板试件 ， 然后通过拟静力试验测试研究楼板在水平剪切作用下的性能。再通过建立与楼板试件相应的有限 元模型， 将有限元计算模拟结果与试验结果进行对照分析。研究结果表明： 当楼板受水平剪切作用时， 其水平连 接构造晚于其他部位发生破坏， 验证了连接构造的可靠性； 由拟静力试验测得的楼板水平抗剪承载力远大于在地 震作用下有限元模型受到的剪力。 【 关键词】 装配式混凝土楼板； 水平连接构造 ； 拟静力试验 ； 有限元模拟； 抗剪性能 【 中图分类号】 T U 3 7 5 【 文献标识码】 B 【 文章编号】 1 0 0 1 6 8 6 4 ( 2 0 1 5 ) 1 2 0 0 6 8 0 4 近年来 ， 随着我国工业化生产水平不断提高以及社 会劳动力成本快速上涨 ， 建筑产业化受到了越来越多的 关注与重视并且得 到了一 定程度 的发展。开发预制 装配式建筑技术是实现建筑产业化的一个重要环节， 国 内外学者在此领域进行了大量的研究工作 。 在预制装配式结构中， 通常会考虑将相邻的两块 楼板进行水平方 向的装配连 接 ， 因此需要 相应地设 计 出合理可靠的楼板水平连接构造。在较多工程中楼板 与梁连接一般 采用梁 顶 面部 分叠 合 的方式 形成 叠合 楼板 ， 但此方法需预留较长 的叠合 区。对此 ， 我们设计 了在梁 内铰接的形式 ， 此连 接方法既避 免在梁 边 出现 铰接裂缝， 又可传递水平及竖向荷载， 为此特制作了 1 个装配式钢筋混凝土楼板连接试件， 水平连接采用预 留钢筋搭接后再现浇成整体 的方法。针对该试件进行 了拟静 力试验 ， 测试并 研究其抗 剪性能 。该 楼板取 自 一 栋 6层装配式结构， 建立整体结构的有限元模型。 模拟分析其楼板在不同地震作用下受到的水平剪力， 再将试验结果与数值模拟结果进行对照分析。 1 试验概况 ( 1 ) 试件 的设计 与制作 。本试验从一栋 6层装 配式结构 中截取出一段楼板与梁相连接的部分及与之 相连的墙的一部分作为试件。本试验并不研究墙的相 关性能， 但考虑到装配式楼板的水平连接构造中有一部 分钢筋会进入与楼板下表面相接的墙体， 因此在设计构 基金项目 云南省住宅产业化成套技术体系研究及工程示范( 2 0 1 2 C A 0 2 5 ) ； 教育部博士点基金项目( 2 0 1 3 2 3 0 2 1 2 0 0 7 8 )； 国家 自 然科 学基金 ( 5 1 3 0 8 1 5 9 ) 4结 语 ( 1 ) 通过 对 5层 框架 结构 进行 隔震设 计 ， 隔震 结 构 周 期 较 传 统 结 构 显 著 增 长， C O M B I N 4 0与 C O M B I N 1 4单元组合模 拟隔震支座可实现隔震效果 。 ( 2 ) 隔震技术可 以降低结构 的 自振频 率避开场 地周期 ， 降低 上部结 构 的加 速度反应 。使 结构 的变形 主要集中在隔震层 ， 提升结构的抗震性能。 参考文献 1 周福霖 工程结构减震控制 M 北京： 地震出版社， 2 0 0 3 2 刘文光译隔震结构设计 M 北京： 地震出版社， 2 0 0 6 3 陈晓强 ， 范超 ， 曹少 飞 基 于 A N S Y S基 础隔震框 架结构 地震 响应分析 J 四川建筑 ， 2 0 1 1 ， 3 1 ( 1 ) ： 1 1 81 2 0 4 杨青涛， 魏陆顺A N S Y S 软件隔震结构分析的二次开发 J 低温建筑技术 ， 2 0 1 2， 1 6 6 ( 4) ： 6 7 6 9 5 龙晓鸿， 李黎基于A N S Y S的L R B性能模拟验证分析 J 工程抗震 与加 固改造 ， 2 0 0 7 ， 2 9 ( 4 ) ： 5 3 5 7 6 魏陆顺， 刘雷斐， 梁欢文 三维隔震振动台试验研究 J ， 土 木工程学报 ， 2 0 1 4 ， 4 2 ( 3 ) ： 3 3 3 8 7 刘华宇， 杨帆， 银秋实 浅析基础隔震种类及其隔震原理 J 中华建设 ， 2 0 0 8 ， 4 3 ( 1 2 ) ： 1 0 1 1 0 2 8 山本知史 ， 古 川茂 ， 岛本青 苣 ， 等 次世代 轾水炉 免震技衍 朋凳 ：( 奄 1 ) 免震技衍 朋凳针画 ( 免震 ( 1 ) ， 原子 力7。 、 ， 樽造 ) c 日本建椠学会大会学衍莆演梗概集， 2 01 0： 1 1 3 11 1 3 2 9 魏陆顺 组合隔震与三维隔震 ( 振) 理论及试 验研究 D 哈 尔滨 ： 哈尔滨工业大学 ， 2 0 0 9 1 O J何本国 A N S YS土木工程应用实例 M 北京 ： 中国水 利水电 出版社 ， 2 0 1 1 收稿 日期 2 0 1 50 91 4 作者简介 曹旺明( 1 9 8 9一 ) ， 男， 江西赣州人， 硕士， 助教， 从 事结构分析工作 。 余稚明等： 装配式混凝土楼板水平抗剪性能试验研究 7 1 的楼板剪力时程曲线。通过模拟结果可以看出： 地震 峰值加速度为 2 2 0 g a l 时， 楼板所受最大剪力出现在结 构的第五层 ， 为 1 9 9 k N； 峰值加速度为4 0 0 g a l 时， 最大 剪力出现在第六层， 为 3 2 6 k N； 峰值加速度为 6 2 0 g a l 2 1 5 1 一 0 5 一1 - 1 5 2 Z b j 宙 ； 0 2 4 6 8 l O 时间， s ( 且 )2 2 0 g B l 第5 层 时间， 日 ( d )4 0 0 g a l 第6 层 Z 耋 时 ， 最 大剪力 出现 在第 五层 ， 为 7 8 5 k N 。然 而楼板 剪 切试验 中得 到 的试件 承载 力为 3 4 0 2 k N， 大于 6 2 0 g a l 地震作用下受到的剪力7 8 5 k N， 即在 9度罕遇地震作 用下所受剪力不会超出本次试验得出的承载力。 时间 s ( b )2 2 0 g a l 第6 层 时间 s ( e )6 2 O g 8 1 第5 层 图1 O 楼板在地震作用下的剪力时程曲线 4结 语 ( 1 ) 通过拟静力试验记录分析了预制楼板试件 水平剪切作用下 的破坏过程 和破坏形 态 ， 验证 了预 制 楼板水平连接构造的可靠性。 ( 2 ) 通过试验得到试件在水平剪切作用下的滞 回曲线 ， 与现浇楼板数值模拟滞回曲线进行比较， 发现 两者极限承载力相近似 ， 但前者的耗能能力要强于 后 者 。 ( 3 ) 通过数值模拟计算得出楼板整体结构地震 作用时受到的最大水平剪力， 与试验测得的楼板在水 平剪切作用下极限承载力相对比， 验证了楼板在 9度 罕遇地震作用所受的剪力不会超过其极限承载力。 2 参 考文献 Z 言 - R 辐： Z 邑 时间， 自 ( c ) 4 0 0 g a 睇5 层 时间 B 回 6 2 0 g a l 第6 层 建筑 ， 2 0 0 2 ， ( 1 2 ) ： 5 7 6 0 张素梅 ，吴志坚 ， 马欣伯 预制 混凝土板对 组合剪力 墙抗剪 静力性能的影响 J 建筑科学 与工程 学报 ， 2 0 0 8 ，( 1 )：1 8 2 2 曾聪， 吴斌 ， 许国山， 等 结构多轴抗震试验加载系统开发 及控制策略研究 J 振动与冲击 ， 2 0 1 4 ， 3 3 ( 2 ) ： 1 6 曾聪， 许国山， 张树伟， 等 力 一 位移混合控制方法在大型 多功能试验加载系统拟静力试 验 中的应用 J 振动 与冲击 ( 已投稿) 林旭川， 陆新征 ， 缪志伟， 等基于分层壳单元的R C 核心筒 结构有限元分析和工程应用 J 土木工程学报 ， 2 0 0 9， ( 3 ) ： 4 95 4 解琳琳， 黄羽立 ， 陆新征， 等基于 O p e n S E E S的 R C框架 一 核心筒超 高层建 筑抗 震 弹塑 性分 析 J 工程 力学 ， 2 0 1 4 ， ( 1 ) ： 6 4 7 1 收稿 日期 【 作者简介 王永 礼 ， 、 建 筑产 业化 发展伺 题研 究 通讯作者】F L T JI J 口 作经济与科技， 2 0 1 4 ， ( 1 2 ) ： 1 6 1 7 薛伟辰， 王东方预制混凝土板、 墙体系发展现状 J 工业 2 01 5 1 02 1 余稚明 ( 1 9 6 2一)， 男 ， 昆 明人 ， 高级工 程师 ， 从 事 建筑结构抗震设计研究。 许国山( 1 9 8 0 一) ， 男， 辽宁葫芦岛人， 副教授， 博 士， 从事结构抗震试验研究。 z _I 、 R 1 1 J 1J 1 J 1j