新型带暗支撑U型筋叠合剪力墙抗震性能试验研究及有限元分析

发布时间：2020-09-27 14:09

　　预制叠合剪力墙是从德国引进的一种适合我国住宅产业化的建筑结构体系,其实际工程应用主要包括设计、工厂预制生产、运输、现场安装施工等流程,具有工厂制作标准化、现场施工流程化等优点,使得该结构体系不仅质量稳定可靠、节能环保,而且施工速度快,可以缩短工期、降低综合造价。近些年来伴随着我国住宅产业化事业的发展,预制叠合剪力墙体系也得到了积极的研究与推广,在部分地区已经取得了一定的应用,但是对该建筑体系的应用仍不可避免地存在一些亟待解决的难题。预制叠合剪力墙应用于高层建筑时,需要的墙体厚度可能较大。此外,预制叠合剪力墙与上下部结构连接的水平拼缝以及与水平结构连接的竖向拼缝相对薄弱,严重影响结构的整体性及抗震性能,这些问题都使得它的应用受到一定的限制。我国采用的是德国的叠合板技术,预制叠合剪力墙墙片由内外两片混凝土外壳通过格构钢筋连接,在工厂进行预制。制作过程中,先制作钢筋骨架,平放浇筑一层混凝土外壳,然后翻转浇筑另一侧混凝土外壳,制作过程比较繁琐,且叠合剪力墙墙片自重大,长途运输难度较高,同时,现场施工过程中,由于自重较大,需要大型吊装设备,拼装过程操作较为繁琐。为了使叠合板剪力墙的施工过程更加简便、高效,我们尝试提出由两块独立预制带U型筋混凝土板拼装且中间浇注自密实混凝土的新型带X形钢板暗支撑叠合剪力墙。本文同时结合了试验研究与有限元分析,对这两种带U型筋叠合剪力墙进行了系统的研究与分析,主要研究内容如下:(1)对1片带钢板暗支撑的水平U型筋自密实混凝土叠合剪力墙和1片带钢板暗支撑的竖向U型筋自密实混凝土叠合剪力墙进行了拟静力试验,系统地比较分析了两个试件的破坏形态、滞回曲线、骨架曲线、承载力、延性、刚度退化及耗能等性能。研究结果表明:与水平U型筋叠合剪力墙相比,竖向U型筋叠合剪力墙的裂缝分布及破坏形态与前者基本相同,均为弯剪破坏,承载力与各项抗震指标也均与前者相当,有良好的抗震性能;U型筋构造合理,未出现任何竖向裂缝及相对错动,试件呈现出良好的整体性,预制墙体与现浇墙体可以协同受力。(2)利用ABAQUS软件,以双向非线性弹簧来模拟剪力墙试件中新旧混凝土结合界面的力学行为,并建立有限元模型来模拟本文两个剪力墙试件在轴压和水平单调荷载共同作用下的性能。分析表明有限元计算的结果与试验结果拟合良好,验证了本文建模方法及参数选取的合理性。(3)在有限元模型有效的基础上,以轴压比、暗柱配筋率及暗支撑含钢率为变量,依次探究了这些参数对两片带U型筋的剪力墙峰值承载力、刚度及变形能力等性能的影响。有限元分析结果表明:随着轴压比的增大,构件的的承载力及刚度都会提高,但是轴压比过大会降低试件的变形能力,对抗震不利;增大剪力墙暗柱的配筋率,可以明显提高构件的承载力;增大剪力墙暗支撑的含钢率,可以增大构件承载力并改善构件延性。
【学位单位】：湖南大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TU398.2;TU352.11
【部分图文】：

刚度退化曲线

新型带暗支撑U型筋叠合剪力墙抗震性能试验研究及有限元分析

能量耗散系数计算示意图

【参考文献】