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全預(yù)制裝配整體式剪力墻結(jié)構(gòu)墻板節(jié)點(diǎn)抗震性能仿真分析

文檔作者：郭正興1，董年才2，朱張峰1 文檔來源： 1．東南大學(xué)土木工程學(xué)院 2．南通建筑工程總承包有限公司		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2025年11月16日
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20
施工技術(shù)
CONSTRUCTlON TECHNOLOGY
2011年6月上
第40卷第342期
全預(yù)制裝配整體式剪力墻結(jié)構(gòu)墻板
節(jié)點(diǎn)抗震性能仿真分析
郭正興1，董年才2，朱張峰1
(1．東南大學(xué)土木工程學(xué)院，江蘇南京210096；2．南通建筑X-程總承包有限公司，江蘇海門226124)
[摘要]剪力墻與板節(jié)點(diǎn)的可靠性是保證板發(fā)揮橫隔作用，使各剪力墻板、協(xié)同工作，形成空間受力體系的關(guān)鍵。
在已完成試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，結(jié)合有限元方法，對可能影響其抗震能力的多種參數(shù)，包括剪力墻軸壓比，連接鋼筋強(qiáng)度、
直徑、數(shù)量及長度，以及板受力縱筋配筋率等，進(jìn)行了詳細(xì)分析和比較。指出全預(yù)制裝配整體式剪力墻結(jié)構(gòu)墻板節(jié)
點(diǎn)的抗震能力主要由連接鋼筋的配置情況及其與板抗彎能力的協(xié)調(diào)作用效果決定。
[關(guān)鍵詞】全預(yù)制裝配整體式剪力墻；剪力墻與板節(jié)點(diǎn)；抗震性能；有限元分析
[中圖分類號(hào)]TU756．4；TU311．41 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]A [文章編號(hào)】1002-8498(2011)11-0020-03
Simulation Analysis on Seismic Performance of Wall and Floor
Joint in the New Precast Concrete Shear Wall Structure
Guo Zhengxin91，Dong Niancai2，Zhu Zhangfen91
(1．School of Civil Engineering，Southeast University，Nanjing，Jiangsu 2 1 0096，China；
2．Nantong Construction General Contractor Co．，Ltd，，Haimen，Jiangsu 226124，China)
Abstract：Reliability of shear wall and floor joint is the key for ploor to play transverse partition effect and
make coordinated working with shear wall to form spatial force system．On the basis of finished tests and
combining with finite element method，detailed contrast and analysis has been done on various parameters
affecting the joints’seismic capacity，including different axial compression ratio of shear wall，the
strength，diameter，quantity and length of connection steel bar，as well a8 the reinforcement ratio of
floor．It is pointed out that the seismic performance of wall and floor joint for the new precast concrete
shear wall structure is decided by the setting situation of connection steel bars and its coordinated working
with moment resistance capacity of floor．
Key words：the new precast concrete shear wall；shear wall and floor joint；seismic performance；finite
element analysis
全預(yù)制裝配整體式剪力墻結(jié)構(gòu)(NPC)墻與板的
連接通過剪力墻預(yù)留連接鋼筋，并錨入疊合板現(xiàn)澆
層，從而形成剪力墻與板的整體連接?。在地震作
用下，板在整體結(jié)構(gòu)中一般充當(dāng)水平橫隔，保證地震
作用在各片剪力墻間均勻分布，形成整體性強(qiáng)的空
間受力體系，從而使結(jié)構(gòu)具有合理的破壞模式，防止
局部破壞或垮塌。因此，板與剪力墻的連接節(jié)點(diǎn)必
須具有足夠的強(qiáng)度、剛度和變形能力，才能使板在受
力全過程中發(fā)揮應(yīng)有的作用。
【收疆日期】201l-05．10
【基金項(xiàng)目】住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部。2009年科學(xué)技術(shù)項(xiàng)目計(jì)崩——研
究開發(fā)項(xiàng)目(新型建筑結(jié)構(gòu)技術(shù))”(2009·K2-20)
【作者筒介】郭正興。東南大學(xué)土木工程學(xué)院教授，南京市四牌接2
號(hào)210096，電話：(025)83790278．E-mail：gumml956@婦‰c∞
已完成的試驗(yàn)將NPC結(jié)構(gòu)剪力墻與板節(jié)點(diǎn)與
現(xiàn)澆節(jié)點(diǎn)進(jìn)行了同條件下的對比，試驗(yàn)結(jié)果證明
NPC結(jié)構(gòu)剪力墻與板節(jié)點(diǎn)具有相近的延性變形能
力、較高的承載力能力和良好的整體受力特性，但
是，節(jié)點(diǎn)構(gòu)造仍然需要進(jìn)一步優(yōu)化，以進(jìn)一步減少連
接鋼筋，提高材料利用率舊-。同時(shí)，試驗(yàn)中未考慮
可能影響該節(jié)點(diǎn)抗震能力的一些因素，如剪力墻肢
軸壓力，連接鋼筋強(qiáng)度、直徑、數(shù)量及長度，以及剪力
墻、板受力鋼筋配筋率等。
本文在已有試驗(yàn)基礎(chǔ)上，直接利用文獻(xiàn)[2]的
有限元模型，針對各影響參數(shù)進(jìn)行計(jì)算，比較不同參
數(shù)條件下的單調(diào)荷載．位移曲線，分析各個(gè)參數(shù)對該
節(jié)點(diǎn)抗震能力的影響規(guī)律，并根據(jù)分析結(jié)果探索更
為合理且經(jīng)濟(jì)的構(gòu)造措施。試驗(yàn)原型及有限元模型
萬方數(shù)據(jù)
郭ln*普令Ⅲ州鞋屺镕*式∞n*計(jì)帕镕楹H^機(jī)#”％協(xié)茸仆析
![II臨Il昕一J；
1剪力墻軸壓比的影響
&amp;amp;q掘項(xiàng)廈簾蟣枘．
／’，*體伸IIln∞目成
晦舉淘
lmo＼tl㈣2fm
目l試∞Ⅲ■Ⅱ#mi模型
Fig i Exm,tme,tal model an,I finite eI?nt model
m于試驗(yàn)榮件限制．同時(shí)考慮到加載的可行件
及安全性，試驗(yàn)選取低軸m比0 15。依據(jù)《建筑抗
震設(shè)計(jì)規(guī)范)GBS001I 2010’的規(guī)定．一．I緞剪
力墻的軸壓此艘科達(dá)0 6，腳此．避取軸雎此曲0．
0 4．0 6分別進(jìn)行丹析if算，¨時(shí)保持其他條件不
變，計(jì)算結(jié)果如I刳2所幣
籌
z
60
斡
j30。
‘：
目2}日軸Ⅱ＆*振i點(diǎn)荷截．Ⅱ器∞&amp;amp;
Fig 2 cu～or Ioad and alL,placement
of wall and nnor Joint uflder diffeHnt axial
??sIon ralio
2連接鋼筋配置的影響
洼接鋼筋的雕旨包禽r璉接鋼筋的強(qiáng)度、“徑
數(shù)昔以艘K度等內(nèi)存。試驗(yàn)巾j±!搓錒筋采川J0撤
由12的HRB400鋼筋．殳獻(xiàn)i 2]已腫{}4筋“往進(jìn){r丁
優(yōu)化．此處塒鋼筋強(qiáng)度、數(shù)嫩及K度馓進(jìn)～步分析
21連接鐘I筋強(qiáng)度
桀F’前推J他砸HRB400級“J：的世高強(qiáng)度
的鋼筋．此址考慮了IIRBSOO和HRB335兩種強(qiáng)度
等縫情況}{算紹糶如I斟，n所月i。
2 2垃接鋼筋數(shù)盟
醚騎結(jié)糶艟幣10}f}母l 2的I'IRB400鋼筋已能
滿足畦接可靠性堅(jiān)求．此處考慮12根和8根兩種情
況對節(jié)點(diǎn)強(qiáng)度和剮度的影響．即改變蓮接鋼筋問距
米改蹙鋼筋數(shù)艟，}I+算結(jié)果如黼3b所"；。
2．3連接鋼筋長度
試驗(yàn)干連接鋼筋長度采Ⅲ構(gòu)造長度．并采完壘
考慮鋼筋的錨W要求。根據(jù)‘混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)
范)GB50010—2002‘，試驗(yàn)中連接鋼筋血有的錨1iiI
長度約為425mm．接此錨固長度齔擻連接鋼筋．若
能仍然保證節(jié)點(diǎn)可詐性，可節(jié)約鋼筋．園此，這里對
連接鋼筋錨人板內(nèi)425 mn·長進(jìn)行計(jì)算，if算結(jié)果如
圖3c所，I；，
3板受力鋼筋配筋車的影響
鑒丁試驗(yàn)巾裂縫及破壞主要在抵根部m現(xiàn)，剪
力墻巾術(shù)m理叫娃擬移j，州此．此處儀考慮板縱向配
筋嘈‘的變化時(shí)*點(diǎn)荷戟-fl移脅線的肜響。
飯量山錒舫刮筋率一般烈錒筋闊距應(yīng)示，試驗(yàn)
間距為175m巾此處．考慮到‘混凝土結(jié)佝設(shè)計(jì)規(guī)
目3 4№目#EI∞Ⅳ目
Fig 3 _nnutn?r layout or c㈨nwtI?IceI bits
一
囂劌
．
㈣
篙坐
㈣孵一。
萬方數(shù)據(jù)
22 施工技術(shù)第40卷
范》規(guī)定，本次試驗(yàn)板受力鋼筋間距不能超過
250ram。因此，取鋼筋間距為150mm及200ram進(jìn)行
計(jì)算，計(jì)算結(jié)果如圖4所示。
80
70
60
zso
籟40
槨30
20
10
0
O 5 10 15 20 25 30 35
位移／ram
圖4板受力鋼筋配筋率影響
Fig．4 Influence of floor reinforcement ratio
4計(jì)算結(jié)果分析
計(jì)算結(jié)果如表1所示。
表1計(jì)算結(jié)果詳細(xì)分析數(shù)據(jù)
Table 1 Detailed analysis data for calculation results
參數(shù)罾艘ml，'l學(xué)囂饕kN位It,／ 器參數(shù)荷載／ 荷載／位移／荷載／：，：，
kN kN mm 一”
mm
注：表中帶·參數(shù)．代表試驗(yàn)原型；屈服荷載，屈服位移以連接鋼筋開
始屈服為準(zhǔn)；由于有限元分析對倚載預(yù)測較準(zhǔn)確，現(xiàn)澆試件實(shí)測
結(jié)果僅列出荷載相莢數(shù)據(jù)
結(jié)合各荷載一位移曲線及表l數(shù)據(jù)，可以對比分
析各參數(shù)對節(jié)點(diǎn)抗震能力的影響規(guī)律。
1)對于剪力墻軸壓比，對節(jié)點(diǎn)承載力和變形沒
有明顯影響。分析認(rèn)為，由于節(jié)點(diǎn)破壞集中在板根
部，而剪力培的軸壓荷載對該部分沒有明顯影響，但
是，由于該軸向荷載對墻、板連接處有一定約束作
用，限制了裂縫向該范圍發(fā)展，使其極限荷載有所提
高，同時(shí)，軸壓約束了連接處的剪切變形，隨著軸壓
比增大，節(jié)點(diǎn)各階段變形相應(yīng)有所減小。
2)對于連接鋼筋強(qiáng)度，對節(jié)點(diǎn)承載力有明顯影
響，隨著強(qiáng)度提高，承載力幾乎呈線性增長，而節(jié)點(diǎn)
變形基本未受影響。此處需要說明的是，HRB400
與HRB500分析結(jié)果很相近，試驗(yàn)原型分析采用的
鋼筋強(qiáng)度為實(shí)測值492MPa，與設(shè)計(jì)取HRB500鋼筋
強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值500MPa很接近，因此，兩者分析結(jié)果相
差不大。
3)對于連接鋼筋數(shù)量，影響規(guī)律和連接鋼筋強(qiáng)
度相同。
4)對于連接鋼筋長度，取現(xiàn)行規(guī)范確定的受拉
鋼筋錨固長度，幾乎不影響節(jié)點(diǎn)的受力性能，因此，
建議連接鋼筋伸入板內(nèi)425mm即可。
5)對于板受力縱筋間距，由于節(jié)點(diǎn)破壞位于板
根部，板受力縱筋間距的減小，既提高了板的配筋
率，相應(yīng)提高了節(jié)點(diǎn)抵抗開裂的能力，也一定程度上
提高了其極限荷載，但由于屈服由連接鋼筋控制，因
此，對其屈服荷載影響不明顯。同時(shí)對比發(fā)現(xiàn)，間距
150mm和175mm兩者相差并不明顯。為節(jié)約鋼
筋，建議采用175ram間距即可。
5結(jié)語
對可能影響NPC結(jié)構(gòu)剪力墻與板節(jié)點(diǎn)抗震性
能的多種參數(shù)進(jìn)行了詳細(xì)對比分析。通過分析發(fā)
現(xiàn)，軸壓比對節(jié)點(diǎn)性能沒有明顯影響，設(shè)計(jì)中可以忽
略；連接鋼筋強(qiáng)度和數(shù)量的增多雖可提高節(jié)點(diǎn)承載
力，但對節(jié)點(diǎn)變形能力影響復(fù)雜，需結(jié)合延性要求及
板配筋情況合理確定，此處仍然建議試驗(yàn)原型中采
用的10根HRB400鋼筋，但直徑可降低，取10mm；
另外，連接鋼筋取規(guī)范確定的受拉鋼筋錨固長度，板
受力縱筋間距取175mm即可滿足要求。
同時(shí)，可以發(fā)現(xiàn)NPC墻板節(jié)點(diǎn)的抗震能力主要
由連接鋼筋的配置情況及其與板抗彎能力的協(xié)調(diào)作
用效果決定，在后續(xù)研究中應(yīng)對連接鋼筋構(gòu)造及設(shè)
計(jì)方法進(jìn)行深入研究，以便指導(dǎo)工程設(shè)計(jì)。
參考文獻(xiàn)：
[1] 張軍，侯海泉．董年才，等．全預(yù)制裝配整體式剪力墻住宅
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[2] 朱張峰，郭正興．預(yù)鑭裝配式剪力墻結(jié)構(gòu)墻板節(jié)點(diǎn)抗震性能
研究[J】．地震工程與工程振動(dòng)，2011(I)：35一加．
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[4] 中國建筑科學(xué)研究院．GB50010--2002混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范
【s】．北京：中國建筑工業(yè)出版桂。2002．
[5】陳耀鋼．郭正興．董年才。等．全預(yù)翻裝配整體式剪力墻結(jié)構(gòu)
節(jié)點(diǎn)蓮接施工技術(shù)[J]．簏工技術(shù)，2011，40(11)：3-5．
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抗震性能研究[J】．麓工技術(shù)．201l。40(1I)：16．19．

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