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新型预制装配式剪力墙结构(NPC结构)是适应我国“建筑工业化、住宅产业化”进程的一种新结构形式,它主要通过钢筋浆锚接头、现浇连接带及叠合现浇层将各预制构件连接,形成整体结构。
我国属于地震多发、频发国家,为促进NPC结构的成熟及在全国范围内的推广应用,首先必须保证其抗震能力满足我国抗震设防要求。
为掌握NPC结构的传力机制、耗能机理及抗震能力,并探索可靠措施以改进或完善各预制构件协同工作能力,从而提高结构整体性及其抗震性能,结合试验、有限元方法及理论分析手段,对NPC结构的抗震性能从节点、平面模型到空间模型进行了多层次、多尺度的较为系统的试验研究及理论分析。
论文的主要工作及成果如下:
1.回顾和总结了与预制装配式混凝土剪力墙结构相关的国内外既有研究成果和技术,重点介绍了美国部分学者的系列研究及我国新兴的以企业为代表的预制混凝土剪力墙结构技术,并分析和总结了各种技术的特点;
2.基于试点工程,介绍了NPC结构的设计方法及连接节点构造,重点阐述了NPC结构中多种关键节点的连接技术及现场应用情况;
3.进行系列节点模型、平面模型、空间模型的抗震性能试验,并与相应的现浇模型或设计模型进行对比,从而对NPC模型的抗震能力做出评价。系列试验证明了NPC模型可以达到与现浇模型相当的抗震能力,可用于抗震设防;基于节点模型试验成果,结合有限元分析方法,对部分节点构造提出了改进措施;基于空间模型试验成果,对其抗震设计方法以及抗震性能评价提出了相关建议;
4.建立了适用于NPC结构剪力墙蛏向连接节点以及剪力墙与梁连接节点受剪承载力计算方法,并与试验结果比较,验证其准确性和安全性;提出了可反映NPC结构剪力墙竖向连接节点受力全过程的多线性简化模型,其计算结果与试验骨架曲线吻合良好;
5.结合有限元方法,详细分析了现浇连接带对预制剪力墙板的约束效果,据此提出了现浇连接带的合理设置形式:提出了一种“装配剪力墙结构水平缝U型闭合筋连接构造”,以保证剪力墙构件受力整体性,并方便施工、节约材料。