高層建筑短肢剪力墻結(jié)構(gòu)的力學(xué)模型與試驗研究.pdf

1、短肢剪力墻是經(jīng)過實踐不斷改進,逐步發(fā)展起來的一種適合高層住宅建筑的結(jié)構(gòu)體系,其平面布置靈活、建筑功能良好、結(jié)構(gòu)受力與工程造價都比較合理,但短肢剪力墻在地震區(qū)應(yīng)用經(jīng)驗不多,缺乏深入的研究和實際強震的考驗,高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程中對這種結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計規(guī)定較為嚴(yán)格,然而這些嚴(yán)格的規(guī)定是否合理仍有待考證。對短肢剪力墻結(jié)構(gòu)進行系統(tǒng)的抗震性能試驗研究和理論分析,可以完善設(shè)計理論以及規(guī)范的相關(guān)規(guī)定,建立合理的力學(xué)模型可以便于研究其受力性能。基于以上

2、目的,本文主要完成了以下工作。
　　1.進行了模型比例為1:2的6片T形短肢剪力墻構(gòu)件、2片普通剪力墻構(gòu)件,6片L形短肢力墻構(gòu)件的擬靜力試驗。通過對試驗現(xiàn)象、受力、變形、剛度、延性、耗能、應(yīng)力、應(yīng)變等方面的詳盡分析,研究了短肢剪力墻的承載能力、變形能力、耗能能力和破壞機理,明晰了短肢剪力墻的抗震性能、破壞模式和薄弱部位。
　　2.建立了短肢剪力墻非線性有限元分析精細模型,在驗證分析模型的可靠性基礎(chǔ)上，通過變換設(shè)計參數(shù)研究了混

3、凝土強度、鋼筋強度、配筋率、箍筋強度、體積配箍率、軸壓比等因素對短肢剪力墻極限承載力及變形能力的影響,擴展了試驗結(jié)論。
　　3.對試驗獲得的滯回曲線和恢復(fù)力特性進行數(shù)值擬合與與理論分析,建立了適合于鋼筋混凝土短肢剪力墻的恢復(fù)力模型,為結(jié)構(gòu)的彈塑性時程分析提供參考。借助于“擬靜力法”提出了模型中折點的處理方法,推導(dǎo)出了統(tǒng)一形式的求解折點時刻的公式,能較準(zhǔn)確的得到折點出現(xiàn)時刻、提高積分的精度、且便于編程。
　　4.借鑒偏心受壓構(gòu)

4、件分析方法,加入考慮一定范圍內(nèi)受拉鋼筋的作用,詳細推導(dǎo)了短肢剪力墻正截面計算公式,通過與試驗結(jié)果的對比驗證了公式的正確性與合理性。考慮縱筋、翼緣的影響以及安全儲備,在修正后的斜截面承載力公式基礎(chǔ)上引入兩個未知參數(shù),通過大量試驗數(shù)據(jù)的回歸統(tǒng)計計算,最終給出了下限的斜截面承載力公式,為完善短肢剪力墻的規(guī)范編撰提供參考。
　　5.探討了短肢剪力墻的力學(xué)模型,通過對試驗數(shù)據(jù)的分析,指出更加完善的分析模型,該模型考慮了剪力滯后的影響,并給出

5、了增加剪力滯后的單元剛度矩陣。將墻體簡化為多垂直桿,通過試驗實測數(shù)據(jù)的分析換算和推導(dǎo)計算、建立了控制最終破壞的邊緣拉壓桿的軸向恢復(fù)力模型,為類似研究提供了有效方法。
　　6.基于界限破壞時的內(nèi)力平衡條件,詳細推導(dǎo)了L形鋼筋混凝土短肢剪力墻軸壓比限值的理論計算公式,并類推了T形、一字形短肢剪力墻的相應(yīng)公式,對現(xiàn)行規(guī)范中關(guān)于短肢剪力墻的軸壓比限值提出了建議。基于大量文獻資料的分析整理,列表給出了短肢剪力墻的抗震等級、最大使用高度。對結(jié)