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配筋砌块砌体剪力墙是砌体结构设计规范(GB50003-2001)新增加的结构体系,这种结构体系是对我国沿用几十年多层砌体结构体系的一个较大跨越。研究配筋砌块砌体剪力墙的性能抗震设计方法不仅有利于抗震理论的发展,有助于该结构体系的推广应用,而且对我国经济和社会的发展也十分有益。
本论文第一章简要介绍配筋砌块砌体剪力墙和性能抗震设计理论的背景和现状,概括了研究的重点和主要工作。剪力墙的延性是性能抗震设计所应具备的要素,第二章采用数值方法确定配筋砌块砌体剪力墙的位移延性比,通过对位移延性比的影响因素的研究,提出限制轴压比和设置约束边缘构件的建议;引入曲率延性增大系数反映约束边缘构件对曲率延性比的提高作用,对两种约束边缘构件的构造措施进行了分析。第三章根据材料性能的划分和高悬臂独立墙体的塑性铰区在受弯延性破坏过程中的状态,将剪力墙划分为四个性能等级;利用反应调整系数衡量各性能等级的抗震能力,通过极限状态下独立高悬臂剪力墙反应调整系数的研究,提出限制形状比来保证剪力墙的抗震能力;提出一个初步设计方法,可借助反应调整系数,用常规抗震设计方法实现性能抗震设计。
配筋砌块砌体剪力墙整体抗扭性能、抗剪和稳定都是实现性能的保障,也是抗震设计的重要内容,这些内容在其余三章中讨论。第四章针对配筋砌块砌体剪力墙结构侧向刚度大的特点,通过改变结构的偏心率、扭转刚度和侧向刚度等因素,分析平扭耦联和非耦联下结构的周期比的差别,分析并说明高层建筑混凝土结构技术规程(JGJ3-2002)对扭转控制措施的不足;为有效地控制扭转效应,引入平动变形能和扭转变形能比值的概念,并根据现行规范对位移比的限值,在简化模型的基础上推导出能量比的限值。第五章引入双轴作用下砌体的强度准则,采用软化系数综合考虑砌块砌体受力各向异性的特点,提出了砌块砌体软化剪压模型理论;在该模型基础上计算剪力墙的剪压破坏承载力,并编制了相应的程序,计算结果与试验结果和抗剪设计公式的计算结果进行了比较。第六章研究了剪力墙在受拉裂缝出现后裂缝无法闭合而导致的失稳问题,建立了一集中弹簧联系的串联刚杆系,集中弹簧模拟裂缝处的钢筋的变形,刚杆模拟裂缝间的混凝土(砌体)块,采用该串联刚杆系模型分析受拉后裂缝不闭合受压柱子的稳定问题,计算结果与Pauley公式和新西兰规范进行了比较,并针对实际工程情况,提出解决稳定的措施。在这三章最后部分都提出了性能抗震设计在该方面的具体做法。
通过本文六章的研究在理论上作出了以下新的发展:(1)提出保证配筋砌块砌体剪力墙延性的轴压比限值,并建议设置约束边缘构件,提出了相应的构造措施;(2)提出保证配筋砌块砌体剪力墙抗震能力的形状比限值;(3)提出直接基于性能的配筋砌块砌体剪力墙的抗震设计方法;(4)提出我国规程对扭转振动效应控制的不合理之处,建议用能量比指标作为结构整体扭转不规则判断的依据;(5)提出砌块砌体的软化剪压模型,可用于配筋砌块砌体剪力墙的剪压破坏承载力的计算;(6)建立受拉应变影响墙稳定的力学模型,提出防止该类失稳应满足的要求。本研究针对配筋砌块砌体剪力墙性能抗震设计各个方面进行分析,得到一些有用的结论,提出的建议有较强的实用性,可直接运用于实际工程,对将来规范的修订有较大的参考价值。