装配式多层混凝土剪力墙结构抗震性能研究 温庭

摘要：经济在不断的发展，社会在不断的进步，我国的综合国力在不断的加强，本文针对装配式多层混凝土剪力墙结构的抗震性能进行了深入研究。由于拼缝的影响，装配式剪力墙结构的受力特点与现浇剪力墙结构存在一①定差异，按现浇结构方法设计的装配式剪力墙结构未必满足结构性能“等同现浇”或“接近现浇”的设计目标。为了深入研究该类结构的抗震性能，必须要对其在地震全过程的性能进行详细的分析和对比研究。为此，本文采用两种常见的墙体连接方式———螺栓连接、锚环连接，根据相关试验研究结果，建立准确的计算模型，考虑不同连接方式中拼缝的影响，提出合适的整体分析方法。采用这种分析方法，对各类装配式剪力墙结构算例进行小震和大震下的抗震性能分析。基于试验研究及数值分析结果，提出了装配式多层剪力墙结构的抗震设计方法，并体现在中国工程建设标准化协会标准《装配式多层混凝土结构技术规程》的相关规定中。 关键词：装配式多层混凝土剪力墙结构;拼缝影响;抗震设计方法 引言

在国家大力提倡的“低碳”经济的驱使下，建筑工业化和住宅产业化工作在全国范围进行普遍推广。预制装配式混凝土结构是其中一种重要形式，由于剪力墙结构的多种优越性，在我国住宅建筑中得到大量采用。因此，预制装配式混凝土剪力墙结构(NewPrecastConcreteShearWallStructure，以下简称NPC结构)在我国将具有广泛的应用前景。

1关于装配式混凝土剪力墙结构研究

在《装配式混凝土剪力墙结构及应用技术综述》（2016）一文中，介绍了装配式混凝土剪力墙结构的有关概念以及结构优点，例如简化了建造工艺、降低了管理难度、减少施工工期、节约能源资源等，进一步分析了装配式混凝土剪力墙结构的体系，并基于此对我国装配式混凝土剪力墙结构的研究提出了若干意见，即要引入和研究新型的结构体系、持续完善和研究装配式混凝土剪力墙结构构件之间的衔接方式和衔接构造，提升装配式混凝土剪力墙结构的整体性、加大研发新型装配式设备和工艺技术以及借助信息技术来施工和管理。文章从预制装配式混凝土剪力墙结构的概念、优点、结构体系、施工工艺和研究内容等方面进行探讨,指出了装配式混凝土剪力墙结构未来的发展方向。在《预制混凝土剪力墙结构接缝性能研究综述》一文中，从预制混凝土剪力墙结构水平接缝、预制混凝土剪力墙结构上下层连接以及预制剪力墙结构竖向接缝等三个方面来进行文献综述。在《预制装配式混凝土结构研究》一文中，介绍了预制装配式混凝土结构体系，对预制装配式框架结构、预制装配式剪力墙结构以及预制装配式结构的连接设计进行了研究，最后指出虽然预制装配式混凝土结构的研究和应用有了一定的发展，但是在应用中还是存在一些问题，例如技术不先进、缺乏集成技术等等，因此应加大研究力度，为应用奠定良好的基础。 2装配式多层混凝土剪力墙结构抗震性能 2.1小震分析

1)螺栓连接墙板的竖向接缝采用干式螺栓连接，接缝在弹性阶段即发生一定的变形，接缝内力均由连接节点承受。在计算模型中按照接缝将墙板划分为单独的计算单元，计算模型中包含接缝节点，连接单元的轴向刚度可根据螺栓的弹性模量、截面面积和接缝尺寸等参数确定，剪切刚度则按照相关螺栓直剪课题的试验曲线取为2500kN/m。墙板之间的水平接缝采用螺栓灌浆连接，可连续传递剪

力、轴力及弯矩。根据相关螺栓压剪课题的试验结果，对应于小震下的侧向变形不超过层间位移角限值(1/1000)时，接缝不会开裂，因此为计算简便，结构模型中可按照整体受力模型考虑，忽略接缝的影响。2)锚环连接墙板之间竖向接缝采用钢锚环灌浆连接时，在小震作用下，竖向接缝受剪主要靠接缝内的灌浆料与预制构件侧面的齿槽或粗糙面的剪切摩擦，接缝的锚环提供水平拉力。根据相关锚环连接剪力墙课题的试验结果，对应于小震下的侧向变形不超过层间位移角限值(1/1000)时，接缝一般不会发生开裂破坏，能实现承载力及变形的连续传递，结构模型中可按照整体受力考虑，忽略接缝的影响。墙板之间的水平拼缝采用单排钢筋浆锚连接，该技术已经有大量的试验研究和工程应用，根据《装配式混凝土结构技术规程》(JGJ1－2014)相关规定，小震下可按照整体结构受力模型进行分析。 2.2抗震性能评价

通过试验可以发现，预制装配式混凝土剪力墙结构可满足我国抗震设防要求。但同时其实测强度和刚度超出计算结果很多，这将直接影响其在弹塑性阶段的延性性能及耗能能力，试验由于加载设备的，未能得到相应的实测数据。因此，有必要进一步提炼前期相关关键节点的滞回模型，建立整体结构精细化弹塑性模型，以获得其在弹塑性阶段的真实抗震表现。 2.3构件承载力

各个算例楼面梁的纵筋配筋率最大为0.35%～0.87%，大部分为构造配筋;箍筋均按构造要求配置，由此可知梁的承载力均满足规范要求。各个算例中，对于外墙洞口两侧的边缘构件，除底部加强区和外墙端部以外，纵筋配筋量都不大，大部分纵筋为构造配筋，箍筋自下而上均为构造配筋;内墙边缘构件无论纵筋和箍筋，自下而上均为构造配筋，由此可知墙的承载力均满足规范要求。 2.4关于装配式混凝土剪力墙结构可行性研究

在《装配式少筋混凝土剪力墙结构可行性分析》文章中指出装配式少筋混凝土剪力墙结构适用于多层居住建筑结构，能够快速建造并有效降低建设成本，符合国家住宅产业化的产业变革要求，文章主要阐述了我国装配式少筋混凝土剪力墙结构发展历程和装配式少筋混凝土剪力墙结构可行性的相关试验研究，希望通过本文的论述可以进一步提升我国建筑技术的进步，加快我国经济社会的发展。

2.5试件PCFW2

正向加载至δ=3.0mm(280kN)时，一层墙体右侧边柱WC1右侧面距地梁上表面约150mm处出现一条宽度约0.1mm的横向裂缝;正向加载至δ=4.0mm(378kN)时，一层墙体右侧边柱WC1右侧面距地梁上表面320mm处出现一条宽度约

0.1mm的横向裂缝，一层梁B1右端下部出现一条竖向裂缝，二层梁B4右端下部出现一条竖向裂缝;负向加载至δ=4.0mm(166kN)时，一层墙体左侧边柱WC3左侧面距地梁上表面300mm处出现一条宽度约0.1mm的水平缝，二层左侧梁B4右端梁根部出现一条竖向裂缝，裂缝宽度约0.1mm。正向加载至δ=5.0mm(452kN)时，一层墙体W1底部与地梁交界处出现一条宽约0.1mm、长约200mm的水平缝;一层边柱C3右侧面距地梁上表面约350mm处出现一条横向裂缝。 结语

在装配式多层剪力墙结构满足中国工程建设标准化协会标准《装配式多层混凝土结构技术规程》(送审稿)相关规定的前提下，可采用“小震弹性分析，通过构造设计及必要的大震分析保证结构安全，通过拼缝验算保证拼缝的极限承载力”方法进行抗震设计。对于螺栓连接体系，规则结构可以只进行考虑竖向缝节点的小

震分析，不规则结构需要补充考虑竖向缝节点非线性的大震分析;水平缝可以按整体结构受力。对于锚环连接体系，规则结构可以只进行小震分析，竖向缝和水平缝均按整体结构受力;不规则结构需要补充考虑竖向缝节点非线性的大震分析，水平缝可以按整体结构受力。 参考文献：

［1］李然．螺栓连接预制构件结合面直剪力学性能试验研究报告［Ｒ］．北京:中国建筑科学研究院有限公司，2017.

［2］李然．螺栓连接预制构件结合面压剪力学性能试验研究报告［Ｒ］．北京:中国建筑科学研究院有限公司，2017.

基金项目： 住房和城乡建设部科研开发项目（2017-K9-021）， 辽宁省自然科学基金指导计划项目(20180550288) 注释：

①住房和城乡建设部科研开发项目（2017-K9-021）， 辽宁省自然科学基金指导计划项目(20180550288)