竖向新型连接装配式剪力墙抗震性能试验研究

刘家彬+陈云钢+郭正兴+袁富

文章编号：16742974(2014)04001609

竖向新型连接装配式剪力墙抗震性能试验研究

收稿日期：20130531

基金项目：“十二五”国家科技支撑计划资助项目(2011BAJ10B03)

作者简介：刘家彬（1968-），男，江苏南京人，东南大学副教授，博士

通讯联系人，E-mail:dndxljb@126.com

摘要：为综合评价基于钢板网成孔的竖向钢筋搭接连接的装配式混凝土剪力墙抗震性能，制作了足尺试件，进行了拟静力试验并与现浇试件对比.试验结果表明：对于最终破坏形态，钢板网成孔的竖向钢筋搭接连接试件与现浇试件基本相同，初始裂缝出现位置不同.两者滞回曲线均较饱满，骨架曲线走势基本一致，耗能能力接近.各装配试件与现浇试件极限位移角为1/55到1/43，位移延性系数为4到5，满足延性要求.钢板网成孔的竖向钢筋搭接连接试件较现浇试件各阶段荷载承载能力有所降低.装配式混凝土剪力墙结构水平拼缝采用合理构造可以达到与现浇结构相接近的延性、承载能力以及抗震耗能能力.

关键词：预制混凝土；剪力墙；钢板网成孔；竖向钢筋搭接连接；抗震性能

中图分类号：TU375 文献标识码：A

TestontheSeismicPerformanceofPrecastShearWallwith

VerticalReinforcementLappinginPoreformingonSteelPlate



LIUJiabin1，CHENYungang1,2，GUOZhengxing1，YUANFu1

(1.SchoolofCivilEngineering,SoutheastUniv,Nanjing,Jiangsu210096,China;

2.SchoolofCivilEngineeringandArchitecture,AnhuiUnivofTechnology,Maanshan,Anhui243002,China)

Abstract:Tocomprehensivlyevaluatetheseismicbehaviorofprecastconcreteshearwallswithverticalreinforcementlappinginporeformingonsteelplateconnectedinhorizontaljoints,fabricatedandcastinplaceconcreteshearwallswithfullscalespecimensweretestedandcomparedthroughquasistatictest.Thetestresultsshowedthattheultimatefailurepatternoftheverticalconnectioninporeformingonsteelplateandthecastinplacespecimenwasbasiclythesame,initialcracksappearedindifferentpositions,thehysteresiscurveofthespecimenwasfull,thetrendoftheskeletoncurvewasbasicallythesame,thecapacityofenergydissipationwasalsosimilar;theultimatedisplacementangleofeachspecimenwasfrom1/55to1/43,thedisplacementductilityfactorwasfrom4to5,whichmettheductilityrequirements;andtheloadcarryingcapacityofverticalreinforcementlappinginporeformingonsteelplatewaslowerthanthatofthecastinplacespecimens.Precastconcreteshearwallwithreasonablehorizontaljointscanachieveconsiderablecarryingcapacity,ductilityandseismicenergydissipationcapacitywiththecastinplacespecimens.

Keywords:precastconcrete;shearwalls;poreformingonsteelplate；verticalreinforcementlapping；seismicperformance



“十二五”期间，随着中国城镇化建设进程的加快，原来建立在劳动力价格相对低廉基础上的建筑行业，正面临劳动力成本不断上升的困境.工期压力、管理难度等加大，这些因素逐渐成为制约建筑业进一步发展的瓶颈.在此背景下，国家大力推行“建筑工业化、住宅产业化”，推广绿色建筑、绿色施工理念，以加快促进我国建筑产业结构调整及技术转型，实现建筑业的可持续发展.将适合我国小高层、高层住宅建筑的剪力墙结构体系与预制装配式混凝土技术有机结合，所形成的预制装配式混凝土剪力墙结构，在中国将具有强大的生命力和广阔的应用前景.

国外对预制混凝土结构的研究相对较早，尤其是美国、日本等发达国家.但他们的工作主要集中于预制装配式混凝土框架结构的研究，而剪力墙方面的研究相对较少.加拿大Khaled等学者对5种钢筋连接方式的混凝土预制墙体做了压弯拟静力实验研究，提出了5种水平连接构造形式：坐浆锚固法、剪力键法、预留插筋法、预应力钢绞线法和预应力钢筋法，对这5种连接形式经过反复荷载试验，研究了水平接缝的抗剪机理并提出相关设计建议[1-3].

在大力推动住宅产业化的进程中，国内对预制装配式混凝土剪力墙的相关研究日渐升温.郭正兴等[4-5]对新型装配式剪力墙结构(NPC)节点进行了试验研究.结果表明，装配式节点连接钢筋的良好塑性，使其位移延性性能较现浇节点有所提高，而刚度和耗能能力则与现浇节点相近.钱稼茹等[6-8]对竖向钢筋采用不同连接方法的预制钢筋混凝土剪力墙进行了抗震性能试验，包含墙体预制边缘构件现浇、套筒浆锚连接、套筒浆锚间接搭接以及套箍连接.试验表明，套筒浆锚连接和套筒浆锚间接搭接能有效传递竖向钢筋应力，其预制墙体与现浇混凝土之间的交界面难以浇注密实，形成水平通缝.姜洪斌等[9]提出的“插入式预留孔灌浆钢筋搭接连接”与金属波纹管浆锚钢筋间接搭接连接类似，两者不同点在于前者采用抽芯成孔，且在钢筋搭接范围内采用了螺旋筋进行加强，又称“约束浆锚钢筋搭接连接”.以螺旋箍筋体积配箍率和搭接长度为主要参数，进行了单向和双向钢筋搭接性能试验，建立了螺旋筋设计的理论公式.

为进一步探索预制装配式混凝土剪力墙结构水平连接的合理构造，增强预制剪力墙结构的整体性和抗震性能，解决装配式剪力墙结构水平连接的难题，本文依托预制装配式混凝土结构“十二五”国家科技支撑计划基金项目，在前期已经对采用U型闭合筋搭接连接形式的装配式剪力墙进行抗震性能试验的基础上［10］，提出一种钢板网成孔的几种竖向筋新型水平连接方式，实现了构造新颖，施工简便的特点，并制作试件进行低周反复试验，综合评价其抗震性能.

1连接方式构造

剪力墙暗柱区域采用钢板网成孔，所选取钢板网的壁厚0.3mm、孔眼5mm，通过制作600mm×400mm×200mm的立方体试件进行轴压试验确定.钢板网外侧的矩形螺旋箍筋直径为6mm、螺旋间距为50mm.钢板网内部由上、下片墙的U型筋或镦头钢筋搭接连接，并且灌注BY(S)40灌浆料或者细石混凝土.剪力墙中部墙板竖向分布钢筋通过浆锚间接搭接连接.具体构造示意图见图1.



1—上层预制剪力墙；2—下层预制剪力墙；3—矩形螺旋箍筋；

4—水平分布筋；5—暗柱箍筋；6—U型筋；

7—注浆管；8—钢板网

图1钢板网成孔、U型筋搭接连接



Fig.1Poreformingonsteelplate，Ushaped

reinforcementlapping



这种边缘构造方式有以下几个优点：

1)上、下层预制墙板边缘构件竖向钢筋通过钢筋镦头或U型筋以及一定的搭接长度，实现边缘构件竖向钢筋的连续受力要求，钢筋镦头或U型筋可有效降低搭接长度，从而减少后灌混凝土量，提高施工速度.

2)钢板网外侧设置的连续矩形螺旋箍筋，与钢板网一起，对边缘构件的后灌混凝土提供了强有力约束，提高后灌混凝土的变形能力的同时，可进一步改善竖向钢筋的搭接连接性能.

3)根据边缘构件的形状，可灵活设置钢板网的尺寸和个数，依靠钢板网及墙板预制时设置于钢板网外壁的墙板水平钢筋及水平拉筋，保证其边缘构件各钢板网、边缘构件与剪力墙一般部位的共同受力.

2试验方案

2.1试验设计

现浇及预制剪力墙混凝土强度均为C35，混凝土保护层厚度为25mm.边缘构件部位使用直径为14mm的HRB400级热轧钢筋，其他竖向分布钢筋采用直径12mm的HRB400级热轧钢筋，水平分布钢筋采用直径10mm的HRB400级热轧钢筋，箍筋为直径8mm的HRB335级热轧钢筋，为增加边缘构件的约束能力，箍筋采用搭接焊箍筋，螺旋箍筋采用直径为6mm的HPB235级热轧钢筋.剪力墙试件顶部设置加载梁，下端设置锚固底座.

共制作了7片1∶1足尺比例模型，编号分别为PW1～PW7.其中PW1为现浇试件，起对比作用，试件的墙体、加载梁和地梁浇筑成整体，全部竖向钢筋锚固在地梁中，现浇试件设计图见图2；PW2为钢板网成孔灌浆、U型筋搭接连接；PW3为钢板网成孔灌细石混凝土、U型筋搭接连接，水平连接节点见图3；PW4和PW5分别为钢板网成孔灌浆和镦头钢筋搭接连接，由于现场没有镦头机，所以在纵向受力钢筋的端部贴焊5mm的同等级同直径钢筋来模拟镦头；PW6和PW7分别为钢板网成孔灌细石混凝土和镦头钢筋搭接连接，水平连接节点见图4.试件的外形尺寸一致，剪力墙墙板高为3200mm，截面尺寸为1600mm×200mm，底座长度为2200mm，截面尺寸为640mm×700mm，加载梁的截面尺寸为240mm×250mm，试件的总高度为4090mm.



图2PW1试件设计图

Fig.2PW1specimen





图3PW2,PW3试件设计图

Fig.3PW2,PW3specimens



图4PW4～PW7试件设计图

Fig.4PW4～PW7specimens

2.2试验加载制度和加载装置

试验试件水平加载设备均采用1500kN液压伺服控制系统(MTS)，竖向荷载利用2台600kN穿心式千斤顶施加.

试验时，利用地脚螺栓穿过底座预留锚固孔将试件底座锚固在试验室地面上，在水平方向利用千斤顶夹紧试件底座，防止试验过程中试件出现水平方向滑移，在剪力墙的两侧面设置防侧移三脚架，防止剪力墙加载过程中发生平面外倾斜，如图5所示.竖向荷载轴压通过穿心式千斤顶张拉预应力钢绞线方式施加，轴压比控制为0.10，施加轴压分别为667kN.水平荷载由MTS施加，试件屈服前以力控制加载，每级循环1次，试件屈服后以屈服位移Δy控制加载，按Δy细分等级，每级循环3次[11].试验约定MTS外推时为正，内拉时为负.

(a)加载装置图

(b)加载装置照片

图5加载装置图

Fig.5Loadingdevice

3试验现象

PW1：加载至负向(推力)150kN时，墙板和底座的交界面出现水平裂缝，裂缝长度约260mm，进入开裂阶段，随后水平裂缝不断水平向延伸.负向加载至370kN时，裂缝继续斜向延伸，荷载位移曲线偏离直线，受拉侧钢筋屈服，试件进入屈服阶段，屈服位移为18.5mm.正向4倍屈服位移时，无新裂缝出现，已有裂缝斜向延伸，压区混凝土严重脱落，加载至第3个循环时，承载能力下降超过15%，受拉区钢筋断裂，试验结束.

PW2：加载至负向(推力)115kN时，墙板和底座的交界面出现水平裂缝，裂缝长度约100mm，进入开裂阶段，随后水平裂缝不断水平向延伸.加载至310kN时，在900mm墙高处出现水平裂缝，已经产生的水平裂缝开始斜向延伸，荷载位移曲线偏离直线，受拉侧钢筋屈服，试件进入屈服阶段，屈服位移为15mm．开始位移加载，正向4倍屈服位移加载至第2个循环时，承载能力下降超过15%，裂缝斜向延伸，压区混凝土脱落，拉区钢筋断裂，试验结束.

PW3：加载至负向(推力)130kN时，墙板和底座的交界面出现水平裂缝，裂缝长度约200mm，进入开裂阶段，随后水平裂缝不断水平向延伸.加载至310kN时，在1000mm墙高处出现斜裂缝，同时在1300mm高处出现80mm长的水平裂缝，荷载位移曲线偏离直线，受拉侧钢筋屈服，试件进入屈服阶段，屈服位移为15.5mm.正向5倍屈服位移加载至第2个循环时，承载能力下降超过15%，裂缝斜向延伸，压区混凝土脱落，拉区钢筋断裂，试验结束.

PW4～PW5：2个试件都是加载至负向(推力)120kN时，墙板和底座的交界面出现水平裂缝，裂缝长度分别约150和200mm，进入开裂阶段，随后水平裂缝不断水平向延伸.分别加载至320和340kN时，在1060mm和1010mm墙高处出现水平裂缝，裂缝宽度分别为0.14和0.1mm，随后水平裂缝开始斜向延伸，荷载位移曲线偏离直线，受拉侧钢筋屈服，试件进入屈服阶段，两试件屈服位移均为15mm.PW4正向5倍屈服位移加载至第2个循环，PW5正向4倍屈服位移加载至第2个循环时，两试件承载能力下降超过15%，压区混凝土脱落，拉区钢筋断裂，试验结束.

PW6～PW7：2个试件均加载至负向(推力)120kN时，墙板和底座的交界面出现水平裂缝，裂缝长度分别为50和80mm，进入开裂阶段，随后水平裂缝不断水平向延伸.PW6加载至320kN时分别在930和800mm墙高处出现斜裂缝，裂缝宽度分别为0.18和0.1mm，同时在1330mm墙高处出现270mm长水平裂缝，裂缝宽度为0.07mm.PW7加载至320kN时，在460mm墙高处出现斜裂缝，裂缝宽度为0.06mm，同时分别在900和1200mm墙高处出现700和600mm长水平裂缝，裂缝宽度分别为0.17和0.12mm.随后2个试件荷载位移曲线逐渐偏离直线，受拉侧钢筋屈服，试件进入屈服阶段，屈服位移均为15mm.2个试件均在加载至正向4倍屈服位移第3个循环时，承载能力下降超过15%，压区混凝土脱落，拉区钢筋断裂，试验结束.

总结以上试验现象，预制剪力墙试件和现浇剪力墙试件的最终破坏形式相同，都是边缘约束构件竖向钢筋受拉屈服、墙底角部混凝土压溃.现浇墙试件和预制剪力墙试件的墙底与地梁交界面都出现水平通缝，边缘约束构件1/2高度以下均匀分布水平裂缝，非约束边缘构件分布大量斜裂缝.

与现浇剪力墙试件不同，预制剪力墙试件的第1条裂缝一般出现在受拉区外侧灌注孔高度处，然后是受拉区底部座浆处开裂.这2条裂缝也最终发展成为2条主要裂缝.图6为各剪力墙试件墙板边缘与底座交界处破坏形态.

(a)PW1破坏形态



(b)PW2,PW3破坏形态

(c)PW4,PW5破坏形态

(d)PW6,PW7破坏形态

图6各试件墙板边缘与底座交界处破坏形态

Fig.6Failuremodesofjunctionbetweentheedgeofthewallwiththebase



4试验分析

4.1滞回曲线和骨架曲线

图7～图13为各试件的滞回曲线和骨架曲线.试件PW2,PW3的饱满度与试件PW1的饱满度相似，具有良好的耗能能力，试件屈服后，随着位移的增加承载力下降缓慢，滞回曲线未出现明显的捏缩现象，呈现反“S”型.试件PW4～PW7相对于试件PW1总体上饱满度略差，耗能能力略显不足，分析认为这是由于U型筋钢筋连续，混凝土受力均匀，而镦头钢筋搭接连接中混凝土相对受力集中，导致刚度退化较快，耗能能力降低.

比较试件PW2与PW3，在钢板网预留孔洞中灌入浆体或细石混凝土，两者的滞回曲线和骨架曲线相似，说明两种材料对受力钢筋的锚固性能没有较明显的差别.比较试件PW4，PW5和PW6,PW7也有相同的结论.

4.2耗能能力

表1为各试件在不同试验阶段下的黏滞阻尼系数.随着循环次数增加，构件进入塑性阶段后，由于材料的非弹性变形使得滞回环越来越饱满，等效黏滞阻尼系数不断增加.对比现浇试件，采用U型筋对插搭接连接的试件PW2,PW3在极限荷载阶段下的耗能能力要略大于现浇试件PW1，而采用镦头钢筋对插搭接连接的试件PW4～PW7耗能能力略低于现浇试件PW1，这同样可能是因为U型筋钢筋连续，混凝土受力均匀，而镦头钢筋搭接连接中混凝土相对受力集中，导致刚度退化较快，耗能能力降低.说明U型筋对插搭接连接构造优于镦头钢筋对插搭接连接构造.

(a)PW1滞回曲线

(b)PW1骨架曲线

图7PW1滞回曲线和骨架曲线

Fig.7HysteresiscurvesandskeletoncurvesofeachspecimenofPW1

(a)PW2滞回曲线

(b)PW2骨架曲线

图8PW2滞回曲线和骨架曲线

Fig.8HysteresiscurvesandskeletoncurvesofeachspecimenofPW2



(a)PW3滞回曲线

(b)PW3骨架曲线

图9PW3滞回曲线和骨架曲线

Fig.9HysteresiscurvesandskeletoncurvesofeachspecimenofPW3



(a)PW4滞回曲线

(b)PW4骨架曲线

图10PW4滞回曲线和骨架曲线

Fig.10HysteresiscurvesandskeletoncurvesofeachspecimenofPW4

(a)PW5滞回曲线

(b)PW5骨架曲线

图11PW5滞回曲线和骨架曲线

Fig.11HysteresiscurvesandskeletoncurvesofeachspecimenofPW5

(a)PW6滞回曲线

(b)PW6骨架曲线

图12PW6滞回曲线和骨架曲线

Fig.12HysteresiscurvesandskeletoncurvesofeachspecimenofPW6

(a)PW7滞回曲线

(b)PW7骨架曲线

图13PW7滞回曲线和骨架曲线

Fig.13HysteresiscurvesandskeletoncurvesofeachspecimenofPW7

表1各试件的等效黏滞阻尼系数

Tab.1Equivalentviscousdampingcoefficient

ofeachspecimen

试件编号

开裂荷

载阶段

屈服荷

载阶段

极限荷

载阶段

PW1

0.0341

0.0397

0.1560

PW2

0.0349

0.0372

0.1905

PW3

0.0332

0.0487

0.1780

PW4

0.0445

0.0462

0.1426

PW5

0.0394

0.0375

0.1167

PW6

0.0457

0.0460

0.1444

PW7

0.0452

0.0400

0.1360

4.3延性

表2为各试件的屈服位移Δy,屈服位移角θy,极限位移Δu，极限位移角θu和位移延性系数μ，由表2可知，6个装配试件的极限位移角均大于1/120[12]，试件PW3和PW4的极限位移角大于现浇试件.从延性系数上，装配试件的延性系数均达到4.且个别试件的极限位移角大于现浇试件，如试件PW3和试件PW4的延性系数为5，大于现浇试件PW1.说明剪力墙边缘采用该种连接方式可使装配剪力墙的变形能力接近现浇试件，甚至超过现浇试件.一方面由于钢板网外侧矩形螺旋箍筋的作用加强了边缘构件的约束能力；另一方面钢板网对新旧混凝土有很好地黏结作用.

表2各试件延性对比

Tab.2Comparisonofductilityofeachspecimen

试件编号

Δy/mm

θy

Δu/mm

θu

μ

PW1

18.5

1/180

74

1/45

4

PW2

15

1/221

60

1/55

4

PW3

15.5

1/215

77.5

1/43

5

PW4

15

1/213

75

1/43

5

PW5

15

1/213

60

1/53

4

PW6

15

1/213

60

1/53

4

PW7

15

1/213

60

1/53

4

4.4承载能力

表3为各试件在试验各阶段的承载力，与现浇试件相比较，各装配试件的开裂荷载(Fcr),屈服荷载(Fy),极限荷载(Fp)均比现浇试件略低.分析认为，造成这一现象的主要原因可能有以下两点：1)水平拼缝的存在，导致了混凝土的不连续，刚度退化过早，承载力降低.2)在钢板网预留孔洞残留着一些难以去除的泡沫和透明胶布，这些杂物的存在会在某种程度上降低试件的承载能力.

各装配试件之间，试件PW2与PW3各阶段承载力值接近，试件PW4～PW5与试件PW6～PW7各阶段承载力值接近，说明灌注混凝土或灌浆差别不大.总体看，试件PW4～PW7相对于试件PW2～PW3，在屈服荷载和极限荷载方面有所提高.

表3各试件承载力结果对比

Tab.3Comparisonofcapacityofeachspecimen

试件编号

Fcr/kN

Fy/kN

Fp/kN

PW1

150

370

481

PW2

115

310

439

PW3

130

310

430

PW4

120

320

456

PW5

120

340

462

PW6

120

320

426

PW7

120

320

478

5结论

1)预制剪力墙试件和现浇剪力墙试件的最终破坏形式相同，都是边缘约束构件竖向钢筋受拉屈服、墙底角部混凝土压溃.不同在于，预制剪力墙试件的第1条裂缝一般出现在受拉区外侧灌注孔高度处，然后是受拉区底部座浆处开裂.

2)各装配试件在钢板网预留孔洞中灌入浆体和细石混凝土，两者的滞回曲线和骨架曲线相似，说明两种材料对受力钢筋的锚固性能没有明显的差别.

3)钢板网成孔灌浆或混凝土、U型筋搭接连接试件滞回曲线的饱满度与现浇试件接近，耗能能力略高于现浇试件；钢板网成孔灌浆或混凝土、镦头钢筋搭接连接试件滞回曲线的饱满度较现浇试件略差，这是由于混凝土相对受力集中，而导致刚度退化较快，耗能能力略低于现浇试件；U型筋对插搭接连接构造优于镦头钢筋对插搭接连接构造.

4)各装配试件极限位移角为1/55到1/43之间，与现浇试件接近，满足规范要求的层间位移角要求；位移延性系数为4～5，满足延性要求；采用钢板网成孔灌浆或混凝土、U型筋搭接连接或镦头钢筋搭接连接方式的装配剪力墙的变形能力接近现浇试件.

5)与现浇试件相比，由于水平拼缝的存在，各装配试件各阶段承载力略低于现浇试件.总体上，镦头钢筋搭接连接比U型筋搭接连接在屈服荷载和极限荷载上有所提高.

从试验结果来看，装配式混凝土剪力墙结构水平拼缝采用合理构造可以达到与现浇结构相当的抗震耗能能力、延性及承载能力，水平拼缝基于钢板网成孔的竖向钢筋搭接连接构造值得进一步优化研究.

参考文献［1］ SOUDKI K A,RIZKALLA S H,LEBLANC B. Horizontal connections for precast concrete shear walls subjected to cyclic deformations part 1:mild steel connections[J].PCI Journal,1995(7/8): 78-96.[2] SOUDKI K A,RIZKALLA S H, DAIKIW R W.Horizontal connections for precast concrete shear walls subjected to cyclic deformations part 2: prestressed connections[J]. PCI Journal,1995 (9/10): 82-96.[3] SOUDKI K A,WEST J S,RIZKALLA B B,et al. Horizontal connections for precast concrete shear wall panels under cyclic shear loading[J]. PCI Journal, 1996 (5/6): 64-80. [4] 郭正兴,董年才,朱张峰.房屋建筑装配式混凝土结构建造技术新进展[J].施工技术,2011,40(11):1-2. GUO Zhengxing,DONG Niancai,ZHU Zhangfeng.Development of construction technology of precast concrete structure in buildings[J]. Construction Technology, 2011,40(11):1-2. (In Chinese)[5] 朱张峰,郭正兴.预制装配式剪力墙结构节点抗震性能试验研究[J].土木工程学报,2012,45(1):69-76.ZHU Zhangfeng,GUO Zhengxing.Seismic test and analysis of joints of new precast concrete shear wall structures[J]. China Civil Engineering Journal, 2012,45(1):69-76. (In Chinese)[6] 钱稼茹,杨新科,秦珩,等. 竖向钢筋采用不同连接方法的预制钢筋混凝土剪力墙抗震性能试验[J].建筑结构学报,2011,32(6):51-59.QIAN Jiaru,YANG Xinke,QIN Heng,et al. Tests on seismic behavior of precast shear walls with various methods of vertical reinforcement splicing[J]. Journal of Building Structures, 2011,32(6):51-59. (In Chinese)[7] 钱稼茹, 彭媛媛,秦珩,等. 竖向钢筋留洞浆锚间接搭接的预制剪力墙抗震性能试验[J].建筑结构,2011,41(2):7-11. QIAN Jiaru,PENG Yuanyuan,QIN Heng,et al. Tests on seismic behavior of precast shear walls with vertical reinforcements grouted in holes and spliced indirectly[J].Building Structure, 2011,41(2):7-11. (In Chinese)[8] 钱稼茹, 彭媛媛,张景明,等. 竖向钢筋套筒浆锚连接的预制剪力墙抗震性能试验[J].建筑结构, 2011,41(2):1-6.QIAN Jiaru,PENG Yuanyuan,ZHANG Jingming,et al. Tests on seismic behavior of precast shear walls with vertical reinforcements spliced by grout sleeves[J]. Building Structure, 2011,41(2):1-6. (In Chinese)[9] 姜洪斌,张海顺,刘文清,等. 预制混凝土结构插入式预留孔灌浆钢筋锚固性能[J]. 哈尔滨工业大学学报, 2011,43(4):28-31.JIANG Hongbin,ZHANG Haishun, LIU Wenqing,et al. Experimental study on plugin filling hole for steel bar anchorage of the PC structure[J]. Journal of Harbin Institute of Technology, 2011,43(4):28-31. (In Chinese)[10]刘家彬,陈云钢,郭正兴,等.装配式混凝土剪力墙水平拼缝U型闭合筋连接抗震性能试验研究[J].东南大学学报，2013，43(3)：565-570.LIU Jiabin,CHEN Yungang,GUO Zhenxing,et al.Test on seismic performance of precast concrete shear wall with Ushaped closed reinforcements connected in horizontal joints[J].Journal of Southeast University,2013,43(3):565-570. (In Chinese)[11]JGJ 101-96 建筑抗震试验方法规程[S].北京:中国建筑工业出版社,1997.JGJ 101-96 Specificating of testing methods for earthquake resistant building[S].Beijing:China Architecture & Building Press,1997. (In Chinese)[12]GB 50011-2010 建筑抗震设计规范[S].北京:中国建筑工业出版社,2010.GB 50011-2010 Code for seismic design of buildings[S].Beijing:China Architecture & Building Press,2010. (In Chinese)

表3各试件承载力结果对比

Tab.3Comparisonofcapacityofeachspecimen

试件编号

Fcr/kN

Fy/kN

Fp/kN

PW1

150

370

481

PW2

115

310

439

PW3

130

310

430

PW4

120

320

456

PW5

120

340

462

PW6

120

320

426

PW7

120

320

478

5结论

1)预制剪力墙试件和现浇剪力墙试件的最终破坏形式相同，都是边缘约束构件竖向钢筋受拉屈服、墙底角部混凝土压溃.不同在于，预制剪力墙试件的第1条裂缝一般出现在受拉区外侧灌注孔高度处，然后是受拉区底部座浆处开裂.

2)各装配试件在钢板网预留孔洞中灌入浆体和细石混凝土，两者的滞回曲线和骨架曲线相似，说明两种材料对受力钢筋的锚固性能没有明显的差别.

3)钢板网成孔灌浆或混凝土、U型筋搭接连接试件滞回曲线的饱满度与现浇试件接近，耗能能力略高于现浇试件；钢板网成孔灌浆或混凝土、镦头钢筋搭接连接试件滞回曲线的饱满度较现浇试件略差，这是由于混凝土相对受力集中，而导致刚度退化较快，耗能能力略低于现浇试件；U型筋对插搭接连接构造优于镦头钢筋对插搭接连接构造.

4)各装配试件极限位移角为1/55到1/43之间，与现浇试件接近，满足规范要求的层间位移角要求；位移延性系数为4～5，满足延性要求；采用钢板网成孔灌浆或混凝土、U型筋搭接连接或镦头钢筋搭接连接方式的装配剪力墙的变形能力接近现浇试件.

5)与现浇试件相比，由于水平拼缝的存在，各装配试件各阶段承载力略低于现浇试件.总体上，镦头钢筋搭接连接比U型筋搭接连接在屈服荷载和极限荷载上有所提高.

从试验结果来看，装配式混凝土剪力墙结构水平拼缝采用合理构造可以达到与现浇结构相当的抗震耗能能力、延性及承载能力，水平拼缝基于钢板网成孔的竖向钢筋搭接连接构造值得进一步优化研究.

参考文献［1］ SOUDKI K A,RIZKALLA S H,LEBLANC B. Horizontal connections for precast concrete shear walls subjected to cyclic deformations part 1:mild steel connections[J].PCI Journal,1995(7/8): 78-96.[2] SOUDKI K A,RIZKALLA S H, DAIKIW R W.Horizontal connections for precast concrete shear walls subjected to cyclic deformations part 2: prestressed connections[J]. PCI Journal,1995 (9/10): 82-96.[3] SOUDKI K A,WEST J S,RIZKALLA B B,et al. Horizontal connections for precast concrete shear wall panels under cyclic shear loading[J]. PCI Journal, 1996 (5/6): 64-80. [4] 郭正兴,董年才,朱张峰.房屋建筑装配式混凝土结构建造技术新进展[J].施工技术,2011,40(11):1-2. GUO Zhengxing,DONG Niancai,ZHU Zhangfeng.Development of construction technology of precast concrete structure in buildings[J]. Construction Technology, 2011,40(11):1-2. (In Chinese)[5] 朱张峰,郭正兴.预制装配式剪力墙结构节点抗震性能试验研究[J].土木工程学报,2012,45(1):69-76.ZHU Zhangfeng,GUO Zhengxing.Seismic test and analysis of joints of new precast concrete shear wall structures[J]. China Civil Engineering Journal, 2012,45(1):69-76. (In Chinese)[6] 钱稼茹,杨新科,秦珩,等. 竖向钢筋采用不同连接方法的预制钢筋混凝土剪力墙抗震性能试验[J].建筑结构学报,2011,32(6):51-59.QIAN Jiaru,YANG Xinke,QIN Heng,et al. Tests on seismic behavior of precast shear walls with various methods of vertical reinforcement splicing[J]. Journal of Building Structures, 2011,32(6):51-59. (In Chinese)[7] 钱稼茹, 彭媛媛,秦珩,等. 竖向钢筋留洞浆锚间接搭接的预制剪力墙抗震性能试验[J].建筑结构,2011,41(2):7-11. QIAN Jiaru,PENG Yuanyuan,QIN Heng,et al. Tests on seismic behavior of precast shear walls with vertical reinforcements grouted in holes and spliced indirectly[J].Building Structure, 2011,41(2):7-11. (In Chinese)[8] 钱稼茹, 彭媛媛,张景明,等. 竖向钢筋套筒浆锚连接的预制剪力墙抗震性能试验[J].建筑结构, 2011,41(2):1-6.QIAN Jiaru,PENG Yuanyuan,ZHANG Jingming,et al. Tests on seismic behavior of precast shear walls with vertical reinforcements spliced by grout sleeves[J]. Building Structure, 2011,41(2):1-6. (In Chinese)[9] 姜洪斌,张海顺,刘文清,等. 预制混凝土结构插入式预留孔灌浆钢筋锚固性能[J]. 哈尔滨工业大学学报, 2011,43(4):28-31.JIANG Hongbin,ZHANG Haishun, LIU Wenqing,et al. Experimental study on plugin filling hole for steel bar anchorage of the PC structure[J]. Journal of Harbin Institute of Technology, 2011,43(4):28-31. (In Chinese)[10]刘家彬,陈云钢,郭正兴,等.装配式混凝土剪力墙水平拼缝U型闭合筋连接抗震性能试验研究[J].东南大学学报，2013，43(3)：565-570.LIU Jiabin,CHEN Yungang,GUO Zhenxing,et al.Test on seismic performance of precast concrete shear wall with Ushaped closed reinforcements connected in horizontal joints[J].Journal of Southeast University,2013,43(3):565-570. (In Chinese)[11]JGJ 101-96 建筑抗震试验方法规程[S].北京:中国建筑工业出版社,1997.JGJ 101-96 Specificating of testing methods for earthquake resistant building[S].Beijing:China Architecture & Building Press,1997. (In Chinese)[12]GB 50011-2010 建筑抗震设计规范[S].北京:中国建筑工业出版社,2010.GB 50011-2010 Code for seismic design of buildings[S].Beijing:China Architecture & Building Press,2010. (In Chinese)

表3各试件承载力结果对比

Tab.3Comparisonofcapacityofeachspecimen

试件编号

Fcr/kN

Fy/kN

Fp/kN

PW1

150

370

481

PW2

115

310

439

PW3

130

310

430

PW4

120

320

456

PW5

120

340

462

PW6

120

320

426

PW7

120

320

478

5结论

1)预制剪力墙试件和现浇剪力墙试件的最终破坏形式相同，都是边缘约束构件竖向钢筋受拉屈服、墙底角部混凝土压溃.不同在于，预制剪力墙试件的第1条裂缝一般出现在受拉区外侧灌注孔高度处，然后是受拉区底部座浆处开裂.

2)各装配试件在钢板网预留孔洞中灌入浆体和细石混凝土，两者的滞回曲线和骨架曲线相似，说明两种材料对受力钢筋的锚固性能没有明显的差别.

3)钢板网成孔灌浆或混凝土、U型筋搭接连接试件滞回曲线的饱满度与现浇试件接近，耗能能力略高于现浇试件；钢板网成孔灌浆或混凝土、镦头钢筋搭接连接试件滞回曲线的饱满度较现浇试件略差，这是由于混凝土相对受力集中，而导致刚度退化较快，耗能能力略低于现浇试件；U型筋对插搭接连接构造优于镦头钢筋对插搭接连接构造.

4)各装配试件极限位移角为1/55到1/43之间，与现浇试件接近，满足规范要求的层间位移角要求；位移延性系数为4～5，满足延性要求；采用钢板网成孔灌浆或混凝土、U型筋搭接连接或镦头钢筋搭接连接方式的装配剪力墙的变形能力接近现浇试件.

5)与现浇试件相比，由于水平拼缝的存在，各装配试件各阶段承载力略低于现浇试件.总体上，镦头钢筋搭接连接比U型筋搭接连接在屈服荷载和极限荷载上有所提高.

从试验结果来看，装配式混凝土剪力墙结构水平拼缝采用合理构造可以达到与现浇结构相当的抗震耗能能力、延性及承载能力，水平拼缝基于钢板网成孔的竖向钢筋搭接连接构造值得进一步优化研究.

参考文献［1］ SOUDKI K A,RIZKALLA S H,LEBLANC B. Horizontal connections for precast concrete shear walls subjected to cyclic deformations part 1:mild steel connections[J].PCI Journal,1995(7/8): 78-96.[2] SOUDKI K A,RIZKALLA S H, DAIKIW R W.Horizontal connections for precast concrete shear walls subjected to cyclic deformations part 2: prestressed connections[J]. PCI Journal,1995 (9/10): 82-96.[3] SOUDKI K A,WEST J S,RIZKALLA B B,et al. Horizontal connections for precast concrete shear wall panels under cyclic shear loading[J]. PCI Journal, 1996 (5/6): 64-80. [4] 郭正兴,董年才,朱张峰.房屋建筑装配式混凝土结构建造技术新进展[J].施工技术,2011,40(11):1-2. GUO Zhengxing,DONG Niancai,ZHU Zhangfeng.Development of construction technology of precast concrete structure in buildings[J]. Construction Technology, 2011,40(11):1-2. (In Chinese)[5] 朱张峰,郭正兴.预制装配式剪力墙结构节点抗震性能试验研究[J].土木工程学报,2012,45(1):69-76.ZHU Zhangfeng,GUO Zhengxing.Seismic test and analysis of joints of new precast concrete shear wall structures[J]. China Civil Engineering Journal, 2012,45(1):69-76. (In Chinese)[6] 钱稼茹,杨新科,秦珩,等. 竖向钢筋采用不同连接方法的预制钢筋混凝土剪力墙抗震性能试验[J].建筑结构学报,2011,32(6):51-59.QIAN Jiaru,YANG Xinke,QIN Heng,et al. Tests on seismic behavior of precast shear walls with various methods of vertical reinforcement splicing[J]. Journal of Building Structures, 2011,32(6):51-59. (In Chinese)[7] 钱稼茹, 彭媛媛,秦珩,等. 竖向钢筋留洞浆锚间接搭接的预制剪力墙抗震性能试验[J].建筑结构,2011,41(2):7-11. QIAN Jiaru,PENG Yuanyuan,QIN Heng,et al. Tests on seismic behavior of precast shear walls with vertical reinforcements grouted in holes and spliced indirectly[J].Building Structure, 2011,41(2):7-11. (In Chinese)[8] 钱稼茹, 彭媛媛,张景明,等. 竖向钢筋套筒浆锚连接的预制剪力墙抗震性能试验[J].建筑结构, 2011,41(2):1-6.QIAN Jiaru,PENG Yuanyuan,ZHANG Jingming,et al. Tests on seismic behavior of precast shear walls with vertical reinforcements spliced by grout sleeves[J]. Building Structure, 2011,41(2):1-6. (In Chinese)[9] 姜洪斌,张海顺,刘文清,等. 预制混凝土结构插入式预留孔灌浆钢筋锚固性能[J]. 哈尔滨工业大学学报, 2011,43(4):28-31.JIANG Hongbin,ZHANG Haishun, LIU Wenqing,et al. Experimental study on plugin filling hole for steel bar anchorage of the PC structure[J]. Journal of Harbin Institute of Technology, 2011,43(4):28-31. (In Chinese)[10]刘家彬,陈云钢,郭正兴,等.装配式混凝土剪力墙水平拼缝U型闭合筋连接抗震性能试验研究[J].东南大学学报，2013，43(3)：565-570.LIU Jiabin,CHEN Yungang,GUO Zhenxing,et al.Test on seismic performance of precast concrete shear wall with Ushaped closed reinforcements connected in horizontal joints[J].Journal of Southeast University,2013,43(3):565-570. (In Chinese)[11]JGJ 101-96 建筑抗震试验方法规程[S].北京:中国建筑工业出版社,1997.JGJ 101-96 Specificating of testing methods for earthquake resistant building[S].Beijing:China Architecture & Building Press,1997. (In Chinese)[12]GB 50011-2010 建筑抗震设计规范[S].北京:中国建筑工业出版社,2010.GB 50011-2010 Code for seismic design of buildings[S].Beijing:China Architecture & Building Press,2010. (In Chinese)