型钢抗剪件连接的预制剪力墙抗震性能研究.pdf

摘要

目前，装配式建筑中常见的预制构件仍以水平承重构件或非承重构件为主，对于竖

向承重构件的应用较少，但要提升建筑的预制率，提高应用装配式技术的建筑适用范围，

预制装配式剪力墙的应用无法避免。预制剪力墙的竖向连接主要包括灌浆套筒连接和浆

锚搭接，但是这两种方法易出现由于钢筋位置偏差导致钢筋插不进，灌浆质量难以检测

等问题。为提高上下预制墙体的整体性，避免钢筋逐根连接，有学者提出采用型钢作为

抗剪连接件连接上下墙体，通过型钢传递部分荷载，同时提高水平接缝处的抗剪承载力。

但是，以型钢作为连接件的装配式钢筋混凝土剪力墙的研究还较少，各种细部构造对墙

体抗震性能的影响不明确，缺乏具体的设计方法。本文采用工字钢作为预制剪力墙水平

接缝的抗剪连接件，通过试验研究和有限元分析，探究细部构造对型钢连接剪力墙抗震

性能的影响规律。本文的主要研究工作和结论如下：

1、开展了7块型钢连接预制剪力墙的拟静力试验，考察了轴压比、剪跨比、后浇

带高度、型钢截面面积和竖向分布钢筋搭接方式对型钢连接预制剪力墙抗震性能的影响，

并与1块环筋扣合连接剪力墙和1块现浇剪力墙进行对比。结果表明：（1）轴压比和剪

跨比对型钢连接剪力墙的抗震性能影响明显，随着轴压比增加、剪跨比减小，试件承载

力提高。（2）后浇带高度越大，墙体承载力越高，竖向和水平分布钢筋应力越大，对荷

载的传递和截面抗剪能力的贡献越大。（3）提高型钢连接件截面面积，可在一定程度上

提高墙体的承载力、延性和耗能能力。（4）竖向钢筋采用弯锚搭接连接可以提高应力传

递效率，但当后浇带高度不小于300mm时，竖向分布钢筋的锚固方式对型钢连接剪力

墙的抗震性能影响不大。（5）与现浇剪力墙和环筋扣合连接剪力墙相比，型钢连接剪力

墙的承载力更高，耗能能力相当，延性稍小，但极限位移角均大于1/100。

2、采用ABAQUS软件对7个型钢连接剪力墙试件和1个现浇剪力墙试件进行有限

元模拟，并与试验结果对比校验，然后对型钢连接剪力墙的破坏机理进行了分析。结果

表明：（1）有限元分析结果与试验结果基本相符，表明有限元建模方法合理可靠。（2）

型钢可以分担水平接缝处的部分剪力，提高后浇带的刚度，并对上部墙体形成约束，提

高墙体的整体刚度和承载力。（3）后浇带高度越大，墙体等效剪跨比就越小，从而导致

其承载力越高，剪切破坏更严重。

3、开展有限元模型的参数分析，探究了轴压比、混凝土强度、剪跨比、水平分布钢

筋配筋率、截面含钢率、型钢位置、型钢数量对型钢连接剪力墙抗震性能的影响，并采

I

用现有理论公式对试件进行斜截面抗剪和水平接缝抗剪承载力验算，最后提出了型钢连

接剪力墙的设计建议，主要结论为：（1）增大水平接缝截面含钢率可以提高试件的刚度

和承载力，但不会超过将后浇带视为完全刚性时剪力墙的刚度和承载力。（2）型钢连接

剪力墙的斜截面抗剪承载力可以按照现浇剪力墙计算，水平接缝抗剪承载力可以采用

DB11/1003-2013中的方法计算。（3）可以通过对竖向分布钢筋搭接长度进行折减来考虑

型钢对剪力墙抗震性能的积极贡献，折减系数不宜小于0.6。（4）墙体的截面含钢率不

应小于竖向分布钢筋配筋率，且当后浇带高度小于钢筋充分作用所需的搭接长度时，应

适当提高截面含钢率；型钢预埋长度建议不小于200mm，且型钢预埋端应有锚固加强措

施。

关键词：预制剪力墙；型钢连接；抗震性能；拟静力试验；有限元分析

II

Abstract

Atpresent,themostusedprecastcomponentsinprefabricatedconcretestructureare

horizontalloadingmembersandnon-load-bearingmembers.However,inordertoraisethe

prefabricationrateandexpandtheapplicationscopofprefabricatedbuildings,th