装配式剪力墙结构竖向干式连接节点性能研究

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本文提出了一种装配式剪力墙竖向拼缝干式连接节点设计,对其中选用的剪切钢板阻尼器边界优化算法进行进一步改进并开展阻尼器试验研究。在此基础上,针对不同连接强度以及是否带加强构造楼板试件的抗震性能开展试验研究,并基于ABAQUS软件开展参数分析,给出此干式连接节点的性能表现分析及合理的屈服耦合比取值建议。此新型装配式剪力墙竖向拼缝干式连接节点由抗剪键、预埋钢板、剪力墙肢以及带加强构造楼板组成。其中预埋钢板背焊栓钉,预制于剪力墙肢表面;抗剪键为边界采用模拟退火法进行边界优化的钢板剪切阻尼器,通过焊接方式与墙肢预埋钢板相连。在拼缝两侧发生相对变形时,抗剪键提供刚度、承载力以及耗能。对现有基于模拟退火法针对钢板剪切阻尼器边界优化算法进行改进,在相同的计算精度要求下,计算效率约可提高2.5倍;进一步通过试验研究阻尼器设计中焊接方式、边界选型以及局部构造对于抗剪键性能影响,试验结果表明耗能区角部光滑处理、连接区域开孔塞焊以及边界优化后,阻尼器性能最优。设计9个干式连接节点试件开展拟静力试验,分为对照组、第一组和第二组,其中对照组为整体墙。第一组为不带楼板、连接程度分别为“弱、标准、强”的试件,试验结果表明:干式连接节点相较于整体墙,刚度、峰值承载力随着连接程度的提高逐步提升,所有试件延性更优,且标准连接、强连接试件耗能能力优于整体墙。第二组为带加强构造楼板、连接程度分别为“弱、标准、强”的试件,抗剪键设计与第一组对应试件相同,试验结果表明:楼板影响的计入,干式连接节点连接程度更高,楼板表现为局部的冲剪破坏,且标准连接试件、强连接试件楼板最大裂缝宽度满足规范要求。整体上看,此新型干式连接节点可通过合理设计,保证足够的刚度、合适的承载力、良好的延性和耗能能力。基于大型有限元软件ABAQUS平台,以屈服耦合比为变量开展对该新型节点性能分析。结果表明:(1)屈服耦合比不变时,抗剪键的选型和数量的组合、排布位置对于节点性能基本无影响。(2)随着屈服耦合比的提升,初始刚度、峰值承载力提升比率减缓且峰值承载力会进入平台段,耗能能力及抗剪键耗能占比均表现为先增大后减小的趋势。(3)综合刚度、承载力以及耗能能力等方面因素,针对本文中的干式连接节点模型,合理的屈服耦合比取值范围为0.3-0.5。
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