【摘 要】
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在实际工程中,部分框支剪力墙结构的上部墙体形式多为“L型”或“T型”,导致墙体无法全部落在转换主梁上,需采用二次转换。在二次转换结构中,转换主梁不仅要承受剪力墙传递的荷载,还要承受转换次梁及上部剪力墙传递的荷载,在主次梁交接处应力分布也变得复杂,转换主梁处于受拉、受弯及受扭的复杂状态。此外,框支主梁的剪跨比因次梁的存在而减小,易使转换主梁产生脆性破坏。目前,对于二次转换结构应当如何进行合理的设计,
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在实际工程中,部分框支剪力墙结构的上部墙体形式多为“L型”或“T型”,导致墙体无法全部落在转换主梁上,需采用二次转换。在二次转换结构中,转换主梁不仅要承受剪力墙传递的荷载,还要承受转换次梁及上部剪力墙传递的荷载,在主次梁交接处应力分布也变得复杂,转换主梁处于受拉、受弯及受扭的复杂状态。此外,框支主梁的剪跨比因次梁的存在而减小,易使转换主梁产生脆性破坏。目前,对于二次转换结构应当如何进行合理的设计,规范中并没有详细说明,国内外对于转换层结构的研究也主要集中在一次转换上,因此有必要对二次转换结构进行深入研究。为了缓解二次转换结构所产生的复杂应力情况,本文提出转换主梁采用型钢混凝土(Steel Reinforced Concrete,SRC)的方案,并对带SRC转换主梁的二次转换结构进行受力性能的系列研究,主要研究工作与取得成果如下:(1)考虑转换梁与上部剪力墙的协同工作,建立二次转换结构有限元分析模型。(2)进行竖向荷载作用下SRC转换主梁力学性能分析。从剪跨比、含钢率、混凝土强度等方面,研究其对SRC转换主梁力学性能的影响,并与钢筋混凝土(Reinforced Concrete,RC)转换主梁的力学性能作对比。结果表明,SRC转换主梁能有效缓解应力集中现象;当剪跨比0.5≤λ≤1.5时,SRC转换主梁的内力随剪跨比增大而增大,当λ>1.5时,SRC转换主梁内力值随剪跨比增大而减小;适当提高含钢率及混凝土强度可以提高SRC转换主梁的抗扭性能。(3)建立低周往复荷载下SRC转换主梁失效模式判定准则。基于有限元模型,研究不同剪跨比、配筋率及含钢率下SRC转换主梁的破坏模式,进而构建SRC转换主梁失效模式的判定准则。(4)提出低周往复荷载下SRC转换主梁损伤指标及损伤程度判定准则。通过研究不同失效模式的SRC转换主梁损伤演化过程,分析SRC转换主梁在不同失效模式下的受压损伤区域,提出基于受压区域的受压损伤平均值的损伤指标,进而建立SRC转换主梁损伤程度判定准则。(5)进行低周往复荷载下带SRC转换主梁的二次转换结构抗震性能分析。通过有限元法从滞回曲线、骨架曲线、延性系数、耗能能力等抗震指标,研究带SRC转换主梁的二次转换结构抗震性能,并与RC转换主梁的二次转换结构的抗震性能作对比。结果表明,SRC转换梁提高了结构的安全储备和耗能能力,增强了结构的抗侧刚度和延性。通过本文研究,SRC转换主梁可缓解二次转换所产生的应力集中、扭转效应等不利影响,为同类二次转换结构的抗震设计与震害评估奠定了基础。
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