高强钢筋高强混凝土短肢剪力墙抗震性能研究

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短肢剪力墙从1997年被提出至今,经过一系列的发展,凭借结构截面形式多样,布置灵活,易满足建筑功能,具有良好的市场应用前景等优势受到结构工程师的青睐。目前对短肢剪力墙结构体系或构件抗震性能的研究已有大量研究成果,且针对短肢剪力墙的腹板端部薄弱部位采用了型钢,钢管等进行性能改进,但仍存在承载力偏低,抗侧刚度不足,施工复杂及成本增加等问题。针对上述问题,本文基于国家自然科学基金项目,结合高强钢筋及高强混凝土的推广应用,提出利用高强钢筋来约束高强混凝土,并以一字形高强钢筋高强混凝土短肢剪力墙(本文简称HSCS)为研究重点,基于6片墙体的试验结果,采用理论模型分析和ABAQUS数值模拟等研究手段,较为深入地揭示该类HSCS短肢剪力墙的抗震损伤机理及性能改善程度,为短肢剪力墙的推广应用及构件设计做好理论基础并提供设计依据,本文主要进行了以下工作:1、通过对试验滞回曲线的恢复力特性进行理论研究和数据拟合,给出加载刚度、卸载刚度和弹性刚度之间的关系,并确立了滞回规则,建立了适用HSCS型短肢剪力墙的四折线滞回曲线分析模型,该模型能够较好的反映该结构的恢复力特性,可用于HSCS型短肢剪力墙结构的弹塑性反应分析。2、基于现有的单参数及双参数地震损伤模型,结合HSCS短肢剪力墙低周往复荷载试验的抗震损伤机理与受力性能,将其损伤指数量化,再根据HSCS构件试验的破坏规律,提出能够比较真实反映HSCS短肢剪力墙损伤状态的双参数损伤模型,并给出相应的模型参数。3、基于ABAQUS有限元软件对HSCS短肢剪力墙进行建模,且采用拟静力方法对加载全过程进行模拟,验证所采用的方法及构件本构模型的适用性,对比分析模型与试验构件的损伤状态,验证了有限元分析的可靠性。4、基于ABAQUS有限元数值模拟,引入由高强钢筋所制的暗支撑改善HSCS短肢剪力墙的抗震性能,并从多方面对高强暗支撑HSCS短肢剪力墙的主要影响参数进行分析,得到此类构件的有利设计参数范围。5、通过应用SAP2000有限元软件对一栋10层短肢剪力墙结构实际工程建立有限元模型,将计算结果与YJK软件的计算结果相比较从而确定模型的可靠性。首先对比选用不同性能材料下结构的性能,明确选用高强材料对结构的性能收益,其次对高强材料结构进行模态分析和八度多遇地震及罕遇地震作用时程分析。通过八度罕遇地震弹塑性时程分析,表明该短肢剪力墙结构受力性能良好,能满足大震不倒的设防要求。
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