[摘要] 第1章绪论1 1 课题研究背景随着我国建筑业的蓬勃发展，绿色建筑日
第1章绪论
1.1 课题研究背景
随着我国建筑业的蓬勃发展，绿色建筑日益被建筑业所推崇。结合我国现状，能源与环境等问题将成为我国经济发展的一道隐形坎。在建筑技术发展快速的今天，贯彻节能环保理念，坚持建筑业的可持续发展是必然的趋势。在住宅产业化的理念中，装配式建筑充分贯彻绿建精髓，推广装配式建筑是当今建筑业的大势所趋。
但是由于装配式建筑的结构特征，构件多为产业化预制而成，连接方式成为了装配式建筑结构的核心技术问题。利用一种合理的连接方式使建筑结构在装配环节降低能源损耗、保护环境、减少建筑垃圾，保证结构安全减少灾害影响、缩短建筑建造周期。
1.2 我国装配式住宅发展历程
我国建筑现代化发展始于上个世纪的50年代，起初学习前苏联及东欧等地区在住宅产业化研发方面累积的经验，在我国建筑行业开始推行建筑产品的设计标准化、生产工业化和施工机械化，逐步发展预制构件和预制装配式构件。20 世纪 60 年代，北京市建筑设计院为代表的一批设计单位和北京建筑工程局第三构件厂为代表的预制构件生产单位完成装配式大板建筑的设计、制作和施工。在 1978 年召开的工业化住宅建筑研讨会上首次提出中国应发展装配式墙板体系和工业化大模板体系。在装配式大板建筑规范的基础上，中国建筑技术发展中心和中国建筑科学研究院在1991 年编制了《装配式大板居住建筑设计和施工规程》，对装配式大板建筑的设计、生产和施工工艺等方面做了详尽的介绍和说明。
初期的传统大板结构体系具有鲜明的建筑产业化特点，生产构件快速且标准，施工速度快，装配程度高，受天气等外界条件影响甚小，而且工人劳动强度低，同比传统砖结构承重构件而言，由于其强度高所以构件的尺寸可以进一步缩小。但是传统大板结构在建筑布局方面存在局限，对建筑的空间限制较多，并且保温防水等建筑功能方面存在缺陷。而那时在国家改革开放政策下，大批农村劳动力涌入城市，现浇结构形式灵活多变、抗震性能优良的特点更能够满足建筑使用功能的要求，在这种形势下，初期的传统大板结构逐步被现浇混凝土结构所取代。
进入二十一世纪后，随着我国综合国力的提高，城市化发展速度飞快，城市化率提高的同时伴随着农村进城务工人员的减少，导致不少建筑施工企业出现了“用工饥荒”的局面，技术能力高的技术人员供不应求。在如此尴尬的局面下，以建筑产业化为特点的装配式建筑又重新打开了新局面。国内一些实力较为雄厚的企业开始前瞻未来建筑的趋势，以万科集团为首的一批地产企业开始进军装配式住宅领域，开启了住宅产业化的新道路。2007 年，在上海完成了一大批装配式混凝土住宅产业化试点项目，这种装配式混凝土结构都是由工厂标准化设计、生产，并由在现场拼装而成，从墙板、楼板到梁、柱等构件像积木一样被组装，并且合成了保温、装饰等系统构成了全套装配式住宅体系。
第2章新型装配式剪力墙结构纵横墙节点
2.1 装配式剪力墙结构
装配式剪力墙结构是以预制剪力墙为承载体系的装配式结构，由预制墙板、预制楼板、预制楼梯等构件，利用水平连接和竖向连接方式形成整体。一般来说，除了基础之外，装配式剪力墙结构的所有构件都是由工厂统一生产加工，再运输至现场拼装，大部分由吊车起重机之类的机械配合施工形成整体。与传统现浇钢筋混凝土剪力墙结构相比，装配式剪力墙结构的构件质量得以保证，更加标准化，施工更加快捷、环保。在保证构件有效连接的条件下，装配式剪力墙结构应具有良好的力学特性及抗震性能，满足建筑功能，保证建筑安全。
装配式剪力墙结构的构件，同层中预制剪力墙板由竖向接缝连接，层间预制楼板与剪力墙板之间由水平接缝连接。据1991年我国制定的行业标准《装配式大板居住建筑设计和施工规程》（JGJI-91）中的构造要求，在墙板每条边上都需要设计多个相互对应的键槽，键槽通过墙板之间外伸出来的锚环搭接，锚环中穿插锚筋并进行焊接，之后浇筑混凝土形成构件之间的连接构造体系，通过刚性的键槽节点和连接缝把各构件板块固接在一起形成建筑整体。
2.2 纵横墙节点连接构造
多数装配式剪力墙结构连接节点属于刚性节点，除了节点施工工艺较为繁琐，施工精度要求较高之外，对于结构后期的结构的整体性具有一定的影响。本文研究的是装配式剪力墙结构中纵横墙节点连接构造性能，装配式剪力墙结构的纵横墙连接依靠竖向接缝。
装配式剪力墙结构住宅通常是以单个房间作为预制构件制作的基本单元，不同于预制装配式框架结构中利用预梁柱组成框架，装配式墙板在结构体系中具有足够的刚度传递水平地震作用。
我国学者在研究装配式住宅结构的过程中，做了不少的试验，其中对装配式住宅结构的各种性能作了测试。钱嫁茹记录的相关试验，按照当时施工工艺制造了高层装配式住宅结构模型，并且在地震台上模拟了地震试验。试验的具体模型包含一个1/5缩尺的10层的装配式剪力墙结构模型和一个1/6缩尺的14层装配式剪力墙结构模型的模拟地震试验。
通过观察试验中模型的破坏形式发现高层的装配式剪力墙结构在地震力作用下，整个结构的预制墙板主要以剪切破坏为主。因为整楼高跨比较大，在结构发生剪切破坏的同时还伴随着一定程度上的弯曲破坏，裂缝从底部自下而上的发展，可以明显的看出结构的四角以及结构构件中的连接件破坏较为严重，在窗洞口周边等位置出现斜裂缝，构件发生斜剪破坏。在结构的底部几层，预制墙板的水平连接缝出现贯通趋势的裂缝，随着层高的增加效果越明显，而竖向的裂缝几乎没有发生。
由于这种构件采用预制的大块板结构拼装而成，构件本身刚度较大。正是因为传统剪力墙竖向缝的刚性做法，键槽与墙板之间的摩擦力过大，使结构中的预制墙板在水平力的作用下达到了协调变形，竖向缝在水平荷载下的大刚度影响整体结构的耗能性。全楼刚度分配不合理，导致结构底部几层的应力过大，墙板极度容易开裂。
第3章拟静力加载试验 ............................................. 13
3.1 拟静力试验模型设计与施工 .................................. 13
3.1.1 台座施工 ................. 14
第4章新型节点有限元分析 ......................................... 28
4.1 有限元建模与ABAQUS软件 ................................... 28
第5章新型装配节点抗连续性倒塌研究 ............................... 41
5.1 建筑结构的抗连续性倒塌性能 ................................ 41
第5章新型装配节点抗连续性倒塌研究
5.1 建筑结构的抗连续性倒塌性能
现今建筑结构的连续性倒塌被定义为：结构因偶然荷载造成结构局部破坏失效，继而引起失效破坏构件相连的构件连续破坏，最终导致相对于初始局部破坏更大范围的倒塌破坏。
结构的抗连续性倒塌研究与工程实际结合非常紧密，典型连续性倒塌案例的研究对建立抗连续性倒塌设计方法有重要的影响[22]。随着近十几年来我国大兴土木，结构体系发生连续性倒塌现象不为罕见，尤其是钢结构、装配式结构等，较之传统现浇结构，由于结构中的构件是独立成形在经过现场拼装形成整体，更应注重结构抗连续倒塌能力。但我国对于连续性倒塌的设计要求尚无详细规定。我国《混凝土结构设计规范》GB500010-2010 中防连续性倒塌设计原则中介绍的设计要求、设计方法、验算方法，只是概括性地介绍抗连续性倒塌的理念，并未做出详细设计指导。
结合国内外研究建筑结构抗连续性倒塌的成果，建筑结构在设计时的核心思想就是增加结构冗余度，在结构易遭受偶然作用影响的区域应考虑备用传力途径。对装配式结构而言，最重要的抗连续性倒塌措施就是为结构提供承载储备构件。
第 6章结论与展望
6.1 主要结论
本文在现有装配式剪力墙结构纵横墙连接竖向缝的构造做法的基础上，针对结构纵横墙连接节点存在的不足进行了改良设计，设计了一种全新的连接节点。由预制剪力墙板端部预留出的 U 型筋作为锚固伸入节点区域，灌实混凝土的方型钢管内置于连接核心区中，利用箍筋使墙板 U 型筋环绕着核心方钢管，后浇混凝土形成整个纵横墙之间的连接。并通过试验研究和有限元模型的数值模拟来验证这种新型的连接方式能使装配式结构可以适用于震害地区，同时通过线性静力构件拆除法研究了新型节点的抗连续性倒塌性能。本文研究的成果如下：
（1）新型节点在结构中能够有效传递各构件之间的应力，并实现各预制构件之间的有效连接，由新型节点连接而成的装配式结构具有较好的整体性；
（2）新型节点连接的装配式剪力墙结构，在弹性层间位移角和弹塑性层间位移角的均在要求限值内，在水平力作用下结构的弹塑性表现满足我国《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）要求，通过新型连接的预制剪力墙结构具有良好延性、耗能性，具有一定的削弱震害的作用； （2）新型节点能提高预制剪力墙板的意外荷载承载能力，同时，经过线性静力构件拆除法的分析，发现在当意外荷载导致剪力墙板损坏且失去竖向承载能力时，新型节点中的核心方钢管混凝土能改变结构竖向荷载传递路径，为结构提供竖向荷载储备，防止结构发生连续性倒塌。
以上分析结果表明，由新型竖向缝节点连接的装配式剪力墙结构在力学特性上有着优异的表现。在一定程度上说明采用新型竖向缝连接节点的建筑结构可适用于震害地区，并与传统装配式剪力墙结构相比，采用新型节点连接的建筑拥有较为理想的抗连续性倒塌能力。整个装配施工过程中并没有需要高精度定位的工序，节点施工的湿作业量比较小，所以新型节点的构造在节能省工方面有大幅度提高。
参考文献（略）
