综合检验钢筋金属波纹管浆锚连接接头、金属波纹管浆锚连接预制剪力墙竖向连接节点、钢筋扣接连接预制剪力墙水平连接节点、预制剪力墙-连梁连接节点及预制剪力墙-楼板连接节点的整体性及抗震性能。

（1）模型设计

本次试验模型设计经历了两个过程，即试验原型为某18层高层住宅结构的设计和计算，以及试验模型根据试验原型设计结果按相似比例缩尺及装配式转化。

试验原型为某18层高层住宅结构，每层层高2.9 m，开间8×4.5 m=36 m，进深2×5.5 m=11 m，长宽比为36/11=3.27，高宽比为2.9×18/11=4.75，结构原型平面图见图3-80。平面布置规则对称，竖向承重构件和水平抗侧力构件均为剪力墙。结构安全等级为二级，抗震设防烈度为7度，设计基本地震加速度为0.15g，场地类别为Ⅰ类，抗震等级二级，根据我国现行规范按现浇结构并采用工程设计软件PKPM进行设计。

一层剪力墙、连梁混凝土强度等级C35，楼板混凝土强度等级C30，二层至十八层剪力墙、连梁混凝土强度等级C30，楼板混凝土强度等级C30，剪力墙和楼板厚度均为200 mm。剪力墙、连梁主筋采用HRB400级热轧钢筋，箍筋采用HPB235级热轧钢筋，楼板受力钢筋及分布钢筋均采用HRB400级热轧钢筋。

图3-80　结构原型平面图（四层子结构模型试验）

经PKPM软件计算，原型结构第四层所受上部楼层的总的竖向荷载为15 320 kN；第四层等效地震剪力为X向1 368.72 kN，Y向1 360.04 kN；第三层地震剪力为X向21.77 kN，Y向21.50 kN；第二层地震剪力为X向14.51 kN，Y向14.33 kN；第一层地震剪力为X向7.26 kN，Y向7.17 kN。

考虑到试验设备及场地的能力，同时鉴于地震作用较大方向接近结构横向，试验模型截取图3-80中阴影部分的底部四层的横向抗震结构单元，并进行了1/2比例缩尺，模型尺寸及荷载等各参数均按相似比例进行转化，同时，保持剪力墙、连梁及楼板构件配筋率一致。

模型基础为实体基础，尺寸为4 300 mm×7 000 mm×550 mm，并根据试验室地面锚孔预留ϕ80孔洞，以便将模型锚固在地面上。顶部增设两道400 mm×850 mm×5 600 mm通长大梁，以便与加载设备连接。模型设计详图见图3-81。

图3-81　模型设计详图（四层子结构模型试验）

在构件拆分的基础上，进行构件连接的深化设计，构件拆分详见图3-82，各层包括7块竖向剪力墙构件和2块水平楼板构件，总计36块构件，图中仅给出了第1层竖向剪力墙构件划分示意图，水平构件及其他层构件并未示出。

图3-82　模型第1层构件拆分示意图（四层子结构模型试验）

竖向剪力墙构件有竖向连接和水平连接两种构造，梁与剪力墙整体预制，楼板构件采用叠合现浇，预制楼板厚50 mm，各种连接构造见图3-83。

模型各预制构件安装过程为：基础就位、浇筑→第一层剪力墙按一定顺序安装剪力墙构件L1-P1～L1-P7，然后安装楼板L1-F1，最后安装楼板L1-F2→最后调整构件垂直和水平，灌注剪力墙浆锚灌浆料→绑扎现浇连接带及叠合板上层钢筋并立模板→浇筑第一层混凝土→对其他层重复上述过程。以第一层为例，模型安装、浇筑过程详见图3-84。

（2）试验加载方案

为保证加载时模型与地面不发生相对滑动影响试验效果，模型与地面通过对基础周边20根ϕ32精轧螺纹钢施加预应力压紧，每根精轧螺纹钢的张拉控制力为300 kN。

由于第四层等效地震剪力值远大于底部三层各层地震剪力值，同时考虑试验设备限制及加载方便，仅对第四层墙肢顶部施加水平低周反复荷载。

试验时根据PKPM软件计算得第四层剪力墙顶组合轴力设计值并经相似关系转化后将结果（换算后轴力总计3 830 kN）施加于试件墙肢顶部轴压，轴压通过顶部横向钢梁分配，并通过张拉各钢梁两端钢绞线获得。理论上中间墙肢轴压为两边墙肢的2倍，因此，中间墙肢顶部设两根钢梁，各根钢梁上钢绞线总张拉力控制为957.5 kN。

图3-83　典型连接构造（四层子结构模型试验）

图3-84　模型安装、浇筑过程（四层子结构模型试验）

试验加载装置详见图3-85。

图3-85　试验加载装置（四层子结构模型试验）(www.daowen.com)

图3-86　试验加载制度（四层子结构模型试验）

试验采用力控制加载，每级循环1次，试验直至试件破坏或达到加载设备最大工作能力终止，试验加载过程见图3-86。

（3）试验现象

400 kN荷载级别时，模型一层剪力墙根部出现弯曲裂缝；600 kN荷载级别时，模型一层纵向洞口角部出现主拉应力斜裂缝；800 kN荷载级别时，模型二层剪力墙拼缝处出现水平裂缝；1 500 kN荷载级别时，模型二层剪力墙根部出现弯曲裂缝，且洞口间连梁剪切斜裂缝贯通，模型三层剪力墙根部也出现轻微裂缝；1 700 kN荷载级别时，模型中间剪力墙及填充墙出现贯通斜裂缝；1 800 kN荷载级别时，模型裂缝继续扩展，试验设备已至最大工作能力，试验停止。试验终止时模型纵墙裂缝照片见图3-87。

模型在试验过程中整体性表现良好，特别是上、下层预制剪力墙纵向拼缝处裂缝出现较晚，且随荷载等级提高扩展速度较慢，二层水平裂缝在800 kN荷载级别时出现，直至1 800 kN荷载级别时时才贯通。

（4）试验结果分析

模型实测滞回曲线、骨架曲线、刚度退化曲线及耗能系数变化曲线见图3-88。模型滞回曲线呈反S形，模型承载能力持续稳定上升；模型开裂后刚度有所下降，后又趋于稳定，到1 300 kN荷载级别时，刚度出现较明显下降，表征试件屈服，此时模型刚度为初始弹性刚度的72.57%，试验结束时的模型刚度为初始弹性刚度的58.17%，模型屈服后刚度退化速度较慢；耗能系数的变化也有明显规律，模型开裂和屈服均使耗能系数显著增加，模型屈服后，耗能系数近似呈线性增长。

图3-87　模型纵墙裂缝图（四层子结构模型试验）

图3-88　试验实测数据（四层子结构模型试验）

试验实测关键数据及静力弹塑性分析计算结果列于表3-39。模型实际强度和刚度较计算结果偏大，且满足我国现行规范要求。同时，试件屈服荷载与分析的弹塑性最大荷载几乎相同，说明试件在我国“中震”下将仍然处于弹性阶段。

表3-39　试验及静力弹塑性分析结果（四层子结构模型试验）

虽然试验未进行到试件破坏阶段，但模型裂缝开展已经比较充分，可合理预测模型的破坏形态。分析认为，模型破坏形态将为连梁剪切破坏和剪力墙根部弯剪破坏，这和传统现浇剪力墙结构的设计目标一致。

通过以上试验结果可以发现，模型承载能力和刚度完全满足规范要求，虽然试验进行至近2倍（由表3-39计算得，23.04/13.4=1.72）试验屈服位移阶段，但承载力未见明显下降，应该还有较大的安全余度。

（5）试验结论

根据试验结果分析，认为有以下几个方面需特别注意：

①填充墙效应

试验模型的填充墙采用与剪力墙及洞口连梁整体预制的形式，填充墙与剪力墙形成了刚性连接，填充墙增大了剪力墙的肢厚比，上、下洞口间填充提高了连梁截面高度，使其结构强度、刚度及整体性得到明显增强，并产生了“筒体效应”，即剪力墙结构受力趋向于筒体结构，强度和刚度得到明显提高。

当前住宅内隔墙、分户墙、填充墙等横向墙肢较多，对于结构横向抗震，“筒体效应”将较明显，而纵向墙体由于开门窗洞口较多，此效应将没有那么明显。

我国现行现浇结构设计规范仅用刚度调整系数对地震力进行放大来考虑填充墙对结构刚度的贡献，并不考虑其承载力的贡献，对砖砌或“悬挂式”填充墙这样处理是恰当的，但对于预制装配式混凝土剪力墙结构，由于填充墙可能与剪力墙、连梁整体预制，其对承载力的贡献将不可忽略。

②局部现浇带效应

局部现浇带是提高试件强度和刚度的另外一个因素。局部现浇带约束了内侧预制剪力墙沿水平拼缝的滑移，当水平裂缝出现后这一约束作用将增强，这也是试验中水平拼缝处水平裂缝扩展较慢的原因。

而裂缝一般跨过局部现浇带与预制剪力墙界面连续扩展，且试验中未发现有沿该界面的竖向裂缝出现，说明其与预制剪力墙整体工作性能良好，这也是其发挥约束作用的前提条件。

③抗震性能评价

通过试验可以发现，NPC结构可满足我国抗震设防要求，但同时其实测强度和刚度超出计算结果很多，结构将在我国“中震”下仍然保持弹性，这将影响其延性，在“大震”来临时，由于塑性开展不充分，刚度下降及结构阻尼增加有限，导致增大“大震”地震力的同时又减小结构耗能能力，但由于刚度较大，按“大震不倒”确定的延性要求又可适当下降。因此，对其在“大震”下的抗震性能评价比较复杂，可能仅依据我国规范抗震设防要求进行评价还不够，必要时应进行精细的动力弹塑性分析，考察其在“大震”下的表现。