卡扣式全预制板连接力学性能研究

作     者：唐元昊 

作者单位：沈阳建筑大学 

学位级别：硕士

导师姓名：李明

授予年度：2021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] 

主      题：装配式 全预制板 卡扣式 力学性能 连接长度 梁—板连接节点 

摘      要：装配式混凝土结构施工快、环保节能、必需劳动力少,是建筑行业大力发展的方向。目前大部分装配式预制板的研究应用均是在不同类型的叠合板基础上改良而来的,不但难以控制施工质量,湿作业量也较大。为此,本研究提出一种卡扣式全预制板连接方法,该种连接方式为全预制板连接方式,连接部位连续传力、整体性好,能较好的控制工程质量,大大减少了湿作业量。该种连接方式不但能保证承载力,更能便捷施工、节能环保,应用前景较好。对已有试验现浇板使用ABAQUS有限元软件进行建模,并运算分析,研究静力荷载作用下板体的破坏机理和受力性能,并对比试验结果和模拟结果,发现误差在允许范围内,说明使用ABAQUS有限元软件进行模拟准确可靠。使用同样的模拟方法,对卡扣式全预制板—板连接、卡扣式全预制梁—板连接进行建模并运算分析,探讨卡扣式连接方式的力学性能。通过对比分析现浇板、卡扣式连接板的受弯性能,来分析卡扣式全预制板—板连接结构是否具有可行性。结果说明:卡扣式连接方式有较好的传力机制,板体上下两侧预制连接钢板、卡扣的装配连接能很好的保证板内钢筋纵向连续传力,解决了叠合板连接处传力间断的缺陷,板体受力协同性能较好,连接处设置螺栓的方式满足了连接处抗剪要求,具有工程可行性。分析不同因素如何影响卡扣式全预制板—板连接结构受弯性能,结果说明:增加预制连接钢板连接部分长度可以增大卡扣式全预制板的屈服荷载和极限荷载;在一定范围内增大预制连接钢板厚度、增加预制连接钢板数量、可提高板体的屈服荷载、极限荷载,但超过该范围后,增大预制连接钢板厚度、增加预制连接钢板数量、对卡扣式连接板的屈服荷载和极限荷载均无影响;预制连接钢板钢材强度、预制连接钢板卡扣端宽度、预制连接钢板卡扣端内边缘到卡扣孔内边缘的距离、预制连接钢板卡扣端外缘宽度对其受弯性能基本无影响。通过对比卡扣式梁—板节点和现浇式梁—板节点的破坏机理及受弯性能,分析卡扣式全预制梁—板连接是否具有可行性。结果说明:卡扣式连接方式有较好的传力机制,节点整体有较好的协同受力性能,卡扣式梁—板节点承载力稍高于现浇式梁—板节点,破坏过程相似,挠度发展曲线线形饱满,卡扣式梁—板节点性能可等同现浇式梁—板节点。分析不同因素如何影响卡扣式全预制梁—板连接的受弯性能,结果说明:增加预制连接钢板连接部分长度可以增大卡扣式全预制板的屈服荷载和极限荷载;在一定范围内增大预制连接钢板厚度、增加预制连接钢板数量、可提高节点的屈服荷载、极限荷载,但超过该范围后,增大预制连接钢板厚度、增加预制连接钢板数量、对卡扣式连接板的屈服荷载和极限荷载均无影响;预制连接钢板钢材强度、预制连接钢板卡扣端宽度、预制连接钢板卡扣端内边缘到卡扣孔内边缘的距离、预制连接钢板卡扣端外缘宽度对其受弯性能基本无影响。由模拟结果可知卡扣式连接方式受力性能可以等同于现浇结构,根据计算结果,给出了初步设计时连接处各参数的取值建议。推导出不同配筋率与不同板厚情况下卡扣式全预制板的预制连接钢板厚度设计公式,和卡扣式全预制板的承载力计算公式。最后结合工程实际,提出卡扣式全预制板的施工建议。