装配式薄壁钢管-RPC复合剪力连接件剪切性能试验研究

作     者：喻倩 

作者单位：湖南大学 

学位级别：硕士

导师姓名：黄政宇;肖燕

授予年度：2020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：胶合竹-混凝土组合梁 竹结构 装配式 剪力连接件 剪切性能 

摘      要：胶合竹梁抗弯刚度低、变形大,极大地限制了竹结构的跨度与应用范围,这已成为制约现代竹结构发展的瓶颈性问题。借鉴国外木-混凝土组合结构(TCC)研究成果,研发胶合竹-混凝土组合结构(BCC),是解决这一问题的重要方向。现有TCC/BCC的研究绝大部分都集中在混凝土的“湿连接上,存在施工效率低、混凝土板的收缩徐变大对组合梁受力性能影响大等明显缺陷。而基于预制混凝土板与胶合木/竹梁进行现场装配的“干式组合梁可以有效克服上述问题,其关键是设计出适用于装配式施工的剪力连接件,这是发展装配式胶合竹-混凝土组合梁的基础。本文提出了一种同时具备高刚度与高延性的薄壁钢管-活性粉末混凝土(RPC)复合剪力连接件,该连接件具有抗剪性能好、生产工艺简单、装配精度要求低等优势。本文进行了20组复合连接件的推出试验,获取了复合连接件的基本剪切性能指标,并对钢管与RPC的基本构造参数进行了分析,所完成的主要工作及获得的基本结论如下:(1)开展了4组不同锚固长度试件的推出试验,考察了锚固长度比对连接件剪切性能的影响,结果表明:锚固长度比从1:1增加到1:2对极限抗剪承载力和抗滑移刚度的提高最为明显,分别提高了22.3%和17.1%,且已满足抗拔要求。再继续增加锚固长度比,对抗剪切性能的提高幅度不大甚至出现抗剪承载力减小的情况。故本文建议采用1:2的锚固长度比,即混凝土板板厚:连接件在胶合竹梁内的锚固长度=1:2。(2)开展了4组不同混凝土板板厚试件的推出试验,研究了混凝土板板厚对连接件剪切性能的影响,结果表明:当混凝土板板厚为40mm时,混凝土板被压坏,会限制剪力连接件抗剪承载力和抗滑移刚度的发挥,不宜采用。当混凝土板板厚增加到50mm时,混凝土板未被压坏,且极限抗剪承载力和抗滑移刚度增长明显,分别增加了15%和17%。再继续增加板厚,对抗剪切性能的提高幅度减小。故本文建议混凝土板板厚采用50mm即可。(3)开展了14组不同尺寸连接件试件的推出试验,研究了钢管直径和壁厚对连接件剪切性能的影响,结果表明:随着钢管壁厚增加,连接件的抗剪承载力和抗滑移刚度增加,延性性能增强,且钢管壁厚增加对抗滑移刚度的提高作用比对极限抗剪承载力的提高作用大;随钢管直径的增大,试件的极限抗剪承载力和抗滑移刚度的增加幅度大,剪力连接件的含钢率降低,延性变差。故本文建议在混凝土板板厚为50mm、锚固长度比为1:2的条件下,采用钢管直径为25mm、钢管壁厚为0.9mm的剪力连接件形式。(4)与典型凹槽连接件相比较,复合连接件单位面积的抗剪效率更高;与典型的销连接件相比较,复合连接件的剪切刚度得到显著改善,且为延性破坏。因此,复合连接件有效结合了销连接件的高延性与凹槽连接件的高刚度,且适于装配施工,在性能上具有突出优势。本文的研究成果将进一步推动现代竹结构的发展,在绿色新建建筑和既有建筑改造中具有良好的应用前景。