新型组合低剪力墙非线性有限元数值模拟及试验研究

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低剪力墙一般指剪跨比小于1的剪力墙,常用于多层底部框架-剪力墙结构和高层底部大空间结构。研究表明,低剪力墙的破坏具有脆性,一旦破坏就可能是猝不及防的严重破坏,甚至是建筑物的整体倒塌。按照我国“小震不坏、中震可修、大震不倒”的抗震设防原则,当低剪力墙作为诸如底部大空间结构的主要抗侧力构件时,采取提高其抗震性能的措施是十分必要的。在前人研究的基础上,本课题组提出了一种内藏钢板-钢筋暗支撑混凝土组合低剪力墙,用作高层建筑的抗侧力构件。基于试验研究与非线性有限元数值模拟相结合的思路,本文对该组合低剪力墙的抗震性能进行了分析,初步建立了这种新型组合构件实际工程应用的前景。本课题组对设置钢筋暗支撑低剪力墙与内藏钢板-钢筋暗支撑混凝土组合低剪力墙两个试件进行了低周反复加载试验,考察了它们在往复荷载作用下的极限承载力、滞回特性、延性及破坏特征等,在试验结果的对比中揭示内藏钢板-钢筋暗支撑混凝土组合低剪力墙的优良性能。在试验研究和简化计算分析的基础上,本文进一步采用ABAQUS有限元分析程序,建立了这种新型组合低剪力墙的非线性有限元数值模型,通过变化配筋形式、钢板的尺寸等参数,探讨了其合理性。通过对比分析,论证了内藏钢板-钢筋暗支撑混凝土组合低剪力墙具有较高的承载力和良好的变形能力,是一种有价值向工程界推广的结构构件。最后,推导了内藏钢板-钢筋暗支撑混凝土组合低剪力墙水平抗剪承载力计算公式,并结合有限元分析结果,对如何合理选取相关参数以及设计步骤提出了一些建议。
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