加载速率对钢筋混凝土高剪力墙抗震性能的影响

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钢筋混凝土剪力墙是一种重要的抗侧力构件,以其良好的抗震性能,成为现代高层建筑广泛采用的结构体系之一。地震是一种动力荷载,而钢筋和混凝土均是率敏感材料,目前,国内外关于混凝土和钢筋材料的动态性能研究已取得了一部分公认的成果,但是针对钢筋混凝土构件的动态性能研究尚不多见,且多为有限元模拟。因而,在地震作用应变率范围内,对钢筋混凝土剪力墙开展研究具有实际工程意义。本文结合国家自然科学基金重大研究计划重点项目“混凝土结构多维非线性地震灾变机理与过程模拟”(项目编号:90815026),利用MTS疲劳试验机,分别对准静态和地震作用应变率(10-4/s~102/s)范围内钢筋混凝土高剪力墙的动态抗震性能进行试验研究和理论分析。具体工作如下:1.通过拟静力动态试验,对7榀钢筋混凝土高剪力墙分别进行了不同轴压比下周期反复荷载作用的试验研究。分析了加载速率及轴压比对钢筋混凝土高剪力墙破坏形态、承载力、延性、耗能及刚度退化的影响规律。2.随着加载速率的提高,钢筋混凝土高剪力墙的屈服荷载和极限承载力有增大的趋势;部分试件的破坏形态逐渐由弯剪破坏向弯曲破坏过渡,延性更强;试件达到极限承载力后的后期变形能力增强;初始刚度增大,刚度退化更明显;轴压比较低时随着加载速率的增大,剪力墙的累积耗能值增大,轴压比较高时随着加载速率的增大,剪力墙的累积耗能值减小。3.无论是慢速加载还是快速加载,随着轴压比在一定范围内的增大(最大设计轴压比为0.5),剪力墙的承载力和刚度逐渐提高,变形和耗能能力降低,破坏形态也逐渐由弯曲破坏向剪切破坏过渡,其总体抗震性能变差。4.基于有限元软件ABAQUS建立了钢筋混凝土高剪力墙的计算模型,对剪力墙试件在不同工况下的动态响应进行了模拟,并与考虑应变率效应后按规范进行的计算结果和试验结果进行对比。通过与试验的比较,验证了本文计算方法和计算模型的有效性。
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