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砌体结构是一种历史悠久且至今仍在偏远地区广泛使用的结构形式,在历次地震中震害严重。带纵向加强肋复合墙体是一种为适应高寒、高抗震设防烈度地区设计的由外框柱、暗梁、砌块和肋梁有机结合在一起所形成的现砌式复合墙体。目前课题组对该复合墙体力学性能进行了初步研究,但就高宽比对墙体剪压性能影响分析较为笼统,仍需进一步研究。为研究高宽比变化对带纵向加强肋复合墙体剪压性能影响,采用试验研究、理论分析和数值模拟相结合方法,分析墙体力学性能随高宽比变化规律,并确定墙体最优高宽比区间。具体研究内容和结论如下:
(1)建立四榀带纵向加强肋复合墙体模型,分别对其进行竖向静力加载试验和水平低周反复荷载作用下的抗震性能试验,分析高宽比对带纵向加强肋复合墙体破坏过程、破坏模式和钢筋应变趋势影响,并对比不同高宽比墙体的抗震性能。分析结果明:竖向荷载作用时,墙体破坏呈现出三段式破坏特征,高宽比较小墙体表现出较大承载力且钢筋所能承受的应变更大;水平荷载作用时,高宽比为1.07的墙体主要发生剪切破坏、高宽比为2.14的墙体主要发生弯曲破坏,随着高宽比的逐渐增大,墙体的延性和极限屈服位移角减小,极限承载力增大。
(2)采用ABAQUS软件建立10榀复合墙体数值模型,分析不同荷载和高宽比时墙体的力学性能变化趋势,最终结论如下:竖向荷载作用时,墙体高宽比增大会使墙体的典型荷载和位移逐渐减小,高宽比处于1~2.14区间时,墙体的极限承载力和位移基本趋于稳定且总体较大;水平荷载作用下墙体高宽比由2.92降低至0.55时其极限承载力增加了3.2倍,极限屈服位移角降低了39.2%,而高宽比处于1.33~2.14区间时,墙体各项性能均表现出较大值。
(3)建立三因素四水平、三考察指标的正交试验体系,并验证墙体各因素之间交互作用,采用L16(45)正交表通过综合平衡法和方差分析法确定各因素对试验结果影响程度大小,确立最佳组合并验证最佳高宽比区间,结果显示:高宽比和外框柱宽度极差较大,对墙体剪压性能影响极为显著,轴向压应力极差小,对试验结果影响较小;使墙体剪压性能达到最优的组合方案为高宽比1.33,轴压应力为0.6N/mm2,外框柱宽度为160mm;墙体高宽比位于1.18~1.46区间时,其综合剪压性能达到最佳;墙体抗剪承载力计算公式中高宽比影响系数呈现出先增加后降低趋势。
(1)建立四榀带纵向加强肋复合墙体模型,分别对其进行竖向静力加载试验和水平低周反复荷载作用下的抗震性能试验,分析高宽比对带纵向加强肋复合墙体破坏过程、破坏模式和钢筋应变趋势影响,并对比不同高宽比墙体的抗震性能。分析结果明:竖向荷载作用时,墙体破坏呈现出三段式破坏特征,高宽比较小墙体表现出较大承载力且钢筋所能承受的应变更大;水平荷载作用时,高宽比为1.07的墙体主要发生剪切破坏、高宽比为2.14的墙体主要发生弯曲破坏,随着高宽比的逐渐增大,墙体的延性和极限屈服位移角减小,极限承载力增大。
(2)采用ABAQUS软件建立10榀复合墙体数值模型,分析不同荷载和高宽比时墙体的力学性能变化趋势,最终结论如下:竖向荷载作用时,墙体高宽比增大会使墙体的典型荷载和位移逐渐减小,高宽比处于1~2.14区间时,墙体的极限承载力和位移基本趋于稳定且总体较大;水平荷载作用下墙体高宽比由2.92降低至0.55时其极限承载力增加了3.2倍,极限屈服位移角降低了39.2%,而高宽比处于1.33~2.14区间时,墙体各项性能均表现出较大值。
(3)建立三因素四水平、三考察指标的正交试验体系,并验证墙体各因素之间交互作用,采用L16(45)正交表通过综合平衡法和方差分析法确定各因素对试验结果影响程度大小,确立最佳组合并验证最佳高宽比区间,结果显示:高宽比和外框柱宽度极差较大,对墙体剪压性能影响极为显著,轴向压应力极差小,对试验结果影响较小;使墙体剪压性能达到最优的组合方案为高宽比1.33,轴压应力为0.6N/mm2,外框柱宽度为160mm;墙体高宽比位于1.18~1.46区间时,其综合剪压性能达到最佳;墙体抗剪承载力计算公式中高宽比影响系数呈现出先增加后降低趋势。