装配式停车楼预应力楼盖及其水平连接受力性能试验研究
作者单位：哈尔滨工业大学
学位级别：硕士
导师姓名：周威
授予年度：2018年
学科分类：08[工学] 081402[工学-结构工程] 081304[工学-建筑技术科学] 0813[工学-建筑学] 0814[工学-土木工程]
摘 要：多层装配式停车楼采用剪刀式布局,可在相应楼层及其坡道两侧合理布置停车位,并在坡道中部连续双向顺畅行车。结合我国首座装配式停车楼的技术攻关,系统地开展停车楼的楼/屋盖与坡道结构用预制预应力混凝土双T板的受力性能与设计方法研究,可为以装配式停车楼为代表的工业化公共建筑结构提供理论支撑和技术储备。由于装配式停车楼结构的大跨度楼盖及坡道均有明确的停/行车荷载需求,构建了以? 15.2为主导预应力筋、以HRB400级钢筋网片为非预应力筋的混合配筋的先张预应力混凝土双T板,其作为水平结构构件在竖向荷载下的性能分别采用了静力单调荷载试验及非线性模拟的方法予以分析;由于停车楼结构存在楼层大洞口,对水平刚度的削弱作用明显,其楼盖横隔板主要由双T板间水平连接控制,楼盖作为横隔板性能分别采用了静力单调加载、低周反复加载的试验方法和非线性模拟的方法予以分析。首先,以是否预铺装为基本参数完成了18m和24m两种标志跨度足尺双T板的弯曲性能试验,获得了纯弯区段裂缝发展、跨中挠曲变形以及正截面承载能力等试验结果。试验发现,两类双T板破坏均是挠曲变形增长速度大于外载施加速度,破坏特征为主裂缝延伸至翼缘板以下,翼缘板混凝土未明显压碎;后铺装双T板极限承载力、裂缝控制、刚度及延性等性能方面均较未铺装双T板明显提升。基于分离式建模方法,实现了荷载-变形曲线和承载能力与实测结果较吻合的试验加载条件下足尺试件非线性分析,完成了均布荷载条件下两类双T板的弯曲性能,双T板板面上停/行车的局部受力性能的模拟分析。所构建的两类双T板的正截面承载力满足停车楼的安全性要求,其裂缝和变形控制也满足要求。其次,预应力双T板等大型预制构件的斜截面受力性能存在明显的尺寸效应,基于小比例构件的试验获得的斜截面承载力的现行规范设计方法获得的双T板斜截面承载力计算值可能高于实际值,可能使其剪切破坏先于弯曲破坏发生。聚焦是否预铺装的18m及24m跨度足尺构件,研究了确定剪跨比条件下叠合层及截面几何尺寸对先张预应力混凝土双T板斜裂缝出现与发展、加载点下竖向变形以及斜截面承载力的影响,试验发现了两种破坏模式,一种为斜裂缝自梁底倾斜延伸并充分发展导致的构件抗剪能力的丧失,另一种为因钢绞线与混凝土黏结失效导致的提前剪切破坏。截面有效高度和预应力效应对斜裂缝的开展和斜截面承载力有显著影响。结合非线性建模,扩参数分析了剪跨比范围为1的斜截面受力性能,结合试验结果可知,所构建的双T板斜截面承载力满足可能的近端部集中荷载要求。然后,结合未铺装及预铺装双T板相邻翼缘所需的水平连接的整体性和承载力要求,构建了双T板楼盖的槽钢式和螺栓式两种新型水平连接,改进了可用于预铺装的盖板式水平连接。开展了槽钢式、发夹式、螺栓式、传统的盖板式及改进盖板式五种水平连接的足尺试件单调水平加载受力性能试验。获得了各类水平连接的承载能力,分析了其荷载和变形关系,提出了其刚度取值方法。发现五类节点对应的破坏形式分别为焊缝撕裂、锚筋失效、螺栓剪断、预埋钢板脱黏及混凝土剥离。采用非线性分析的方法对试验结果进行了验证,提出了水平连接的改进措施。最后,以是否存在出平面竖向力为基本参数完成了低周反复施加水平荷载条件下五类节点的受力性能试验,记录分析了水平力与节点变形的滞回曲线,观察了各试件从加载、开裂到破坏的全过程,所获得的破坏类型与单调加载具有较好的一致性,出平面轴向力对各节点承载能力、刚度及变形能力有一定程度地提高效应,基于静力及低周反复试验结果提出了五种水平连接的破坏机制。
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