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混凝土叠合承重墙是一种将建筑节能、结构承重融为一体的新型墙体。该墙体具有自重轻、保温好、施工方便、工业化生产以及较好的抗震性能等特点,克服了普通钢筋砼抗震墙施工周期长、模板用量大的缺点,在8度及以下抗震设防地区,可以替代普通钢筋砼抗震墙。
本文结合课题组前期的研究成果,对采用新的端柱截面尺寸以及构造措施的2片开洞口的混凝土叠合承重墙和1片无洞口的混凝土叠合承重墙进行了水平低周反复荷载试验,并在试验的基础上,对其抗震性能进行了系统的分析,提出了墙体的各阶段的力学模型及计算公式,同时根据试验结果建立有限元模型,对影响墙体受力性能的主要参数进行了分析,最后总结试验结果、力学模型以及有限元分析结果,提出了墙体承载力的简化计算公式。本文的主要结论包括:
(1)墙体在竖向荷载作用下,现浇部分作为主要受力构件,承担大部分荷载,预制板部分仅承担小部分荷载。
(2)双肢混凝土叠合承重墙和无洞口的混凝土叠合承重墙在地震荷载作用下,弹性阶段现浇部分和预制板部分能够认为近似作为一个整体共同工作,在弹塑性阶段,现浇部分和预制板部分开始脱离分开工作。
(3)试验结果表明采用改进后构造措施的墙体具有更好的抗震性能。在试验的基础上,对墙体的刚度及其衰减过程、承载力、延性、滞回性能、耗能能力、破坏机制等进行深入分析,建立了墙体的恢复力模型和损伤模型,提出了墙体在竖向荷载作用下的墙体的轴向刚度调整力学模型,在水平荷载作用下弹性阶段墙体的等效工字型弹性板力学模型,弹塑性阶段墙体的等效框架斜压杆力学模型。得到了斜压杆截面初始计算高度计算公式,并在损伤模型的基础上,提出了墙体等效框架斜压杆力学模型任意时刻抗侧刚度退化的计算公式。
(4)进行了混凝_十叠合承重墙非线性有限元分析,对轴压比、剪跨比、端柱尺寸和配筋、连梁尺寸和配筋以及肋柱数量对墙体的刚度、承载力和受力性能的影响进行了研究。研究表明轴压比对墙体的极限荷载和大小偏心受力有重要影响,剪跨比越小墙体中预制板的斜压杆作用越明显,连梁对双肢墙体的刚度和承载能力以及极限位移起着重要作用。
(5)根据试验及有限元分析结果,提出了无洞口墙体和开洞墙体的轴向承载力、压弯承载力以及拉弯承载力的简化计算公式,计算结果与试验结果符合较好。