钢筋混凝土空心剪力墙结构受力性能分析及设计建议

发布时间：2017-04-03 21:14

  本文关键词：钢筋混凝土空心剪力墙结构受力性能分析及设计建议，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：为了响应国家“四节一环保”政策,加快施工进度,降低造价,应实现住宅建筑的产业化和工厂化。构件工厂制作将成为主流,装配式住宅将是我国未来住宅体系的发展方向。基于建筑户型及舒适度等要求,装配式框架-剪力墙、纯剪力墙结构体系将较为普遍地用在住宅中。墙体作为住宅装配式剪力墙结构体系的主要承重构件和维护体系,则是节能革新的突破口。在此基础上,本文提出了一种新型住宅结构体系-装配式钢筋混凝土空心剪力墙结构体系。空心剪力墙,是由钢筋、混凝土及孔洞空气层形成的墙体,将成为墙体革新的一个选择,可用于城市小高层装配式住宅建筑结构中。目前,空心剪力墙研究和试验尚少,未广泛应用于实际工程中,而且现行规范也未出台相关规定。为了装配式空心剪力墙结构更好地应用于实际工程中,本文进行了以下几个工作的研究:1.基于ABAQUS,提出了一种空心剪力墙参数化建模方式,并通过与试验对比,验证了分析方法的可行性。2.基于ABAQUS,建立了三片高宽比分别为1、1.5和2的方孔空心剪力墙及高宽比为2的实心剪力墙模型,并对其进行了破坏形态对比分析,结果表明:空心剪力墙随着高宽比增大,其破坏形式由剪切破坏向弯曲破坏转变,且孔洞的存在对剪力墙整体破坏形态影响不大。3.在对空心剪力墙构件破坏形态分析的基础上,改变空心剪力墙高宽比、混凝土强度等级、水平分布钢筋配筋率、竖向钢筋配筋率、轴压比、孔洞形式等参数,研究了各参数对空心剪力墙受力性能和变形性能的影响。具体结论如下:1)高宽比:在其余五个参数相同条件下,高宽比越大,空心剪力墙构件的延性增大,但承载能力降低。2)混凝土强度等级:在其余五个参数相同条件下,选用混凝土强度等级越高,空心剪力墙构件承载力越高,当为c40时空心剪力墙延性达到最大。3)竖向钢筋配筋率:在其余五个参数相同条件下,竖向钢筋配筋率越大,空心剪力墙构件承载力越高,延性也越大。4)水平分布钢筋配筋率:在其余五个参数相同条件下,水平分布钢筋配筋率越大,空心剪力墙构件承载力越高,延性也越大。5)轴压比:在其余五个参数相同条件下,轴压比越大,空心剪力墙构件承载力越大,但延性越小。6)孔洞形式:在其余五个参数相同条件下,空心剪力墙相对实心剪力墙承载力降低,但延性增大;圆孔剪力墙承载力略大于方孔剪力墙,并且延性最好;孔洞对剪力墙构件刚度退化趋势影响不大。4.利用midas软件分别建立钢筋混凝土空心剪力墙和实心剪力墙结构整体模型并对其进行了对比分析,结果表明:在相同地震作用下,空心剪力墙结构相对于实心剪力墙,自振周期增大,地震作用减小,抗震性能更好。5.根据以上分析,对空心剪力墙结构及构件的设计构造提出了设计建议。
【关键词】：装配式结构 空心剪力墙 参数化建模 影响因素 抗震性能 设计建议
【学位授予单位】：太原理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TU398.2
【目录】：

• 摘要3-6
• ABSTRACT6-15
• 第一章 绪论15-25
• 1.1 我国住宅常用结构体系15-17
• 1.2 国内外关于剪力墙构件研究现状17-18
• 1.2.1 国外研究现状17-18
• 1.2.2 国内研究现状18
• 1.3 剪力墙的革新18-23
• 1.3.1 带暗支撑剪力墙19
• 1.3.2 带连接键剪力墙19-20
• 1.3.3 带边框开缝剪力墙20
• 1.3.4 竖缝内设置耗能材料剪力墙20-21
• 1.3.5 带竖向缝的槽钢纤维高强混凝土低剪力墙21
• 1.3.6 空心剪力墙板21-23
• 1.4 本课题研究的意义及主要工作23-25
• 1.4.1 本课题研究的意义23-24
• 1.4.2 本课题研究拟开展的主要工作24-25
• 第二章 空心剪力墙板计算机模拟试验设计25-29
• 2.1 模拟试验的目的25
• 2.2 分析模型试件的设计25-28
• 2.2.1 模型试件的尺寸及配筋25-27
• 2.2.2 试件的材料参数27-28
• 2.3 分析模型试件的加载28-29
• 第三章 钢筋混凝土空心剪力墙参数化建模29-47
• 3.1 概述29
• 3.2 钢筋混凝空心剪力墙有限元模型选择29-30
• 3.3 利用ABAQUS建立有限元模型30-32
• 3.3.1 ABAQUS分析步骤30
• 3.3.2 单元的选择30-31
• 3.3.3 网格的划分31
• 3.3.4 单元的连接31-32
• 3.3.5 空心剪力墙有限元模型的建立32
• 3.4 钢筋的本构模型32-33
• 3.5 混凝土的本构模型33-39
• 3.5.1 混凝土损伤模型概述34
• 3.5.2 混凝土损伤模型单轴拉伸应力和压缩应力行为简介34-36
• 3.5.3 混凝土损伤模型定义压缩行为36-37
• 3.5.4 混凝土损伤模型定义拉伸行为37-38
• 3.5.5 混凝土损伤模型定义损伤38-39
• 3.5.6 混凝土损伤模型混凝土塑性规则39
• 3.6 空心剪力墙混凝土材料本构关系39-44
• 3.7 模型算例44-46
• 3.7.1 模型与参数选用44-45
• 3.7.2 模拟结果与试验结果对比45-46
• 3.8 本章小结46-47
• 第四章 钢筋混凝土空心剪力墙破坏形态模拟试验研究47-57
• 4.1 剪力墙的破坏形态概述47
• 4.2 普通剪力墙破坏形态47-49
• 4.2.1 弯曲剪压破坏47-48
• 4.2.2 弯曲斜拉破坏48
• 4.2.3 弯曲斜压破坏48-49
• 4.2.4 弯曲边缘压碎破坏49
• 4.3 钢筋混凝土空心剪力墙的破坏形态有限元模拟49-54
• 4.3.1 剪力墙损伤破坏判断准则49-50
• 4.3.2 S1剪力墙损伤破坏分析50-51
• 4.3.3 S2剪力墙损伤破坏分析51-52
• 4.3.4 S3剪力墙损伤破坏分析52-53
• 4.3.5 S4剪力墙损伤破坏分析53-54
• 4.3.6 S3与S4剪力墙损伤对比破坏分析54
• 4.4 本章小结54-57
• 第五章 钢筋混凝土空心剪力墙受力性能影响因素分析57-87
• 5.1 参数选择及有限元结果取值57-58
• 5.1.1 参数分析具体范围57-58
• 5.1.2 有限元结果取值58
• 5.2 高宽比对空心剪力墙受力性能的影响58-64
• 5.2.1 不同高宽比空心剪力墙荷载位移曲线60-61
• 5.2.2 高宽比对空心剪力墙承载能力的影响61-62
• 5.2.3 高宽比对空心剪力墙变形能力的影响62-63
• 5.2.4 小结63-64
• 5.3 混凝土强度等级对空心剪力墙受力性能的影响64-68
• 5.3.1 不同混凝土强度等级空心剪力墙荷载位移曲线64-65
• 5.3.2 混凝土强度等级对空心剪力墙承载能力的影响65-66
• 5.3.3 不同混凝土强度等级对空心剪力墙变形能力的影响66-68
• 5.3.4 小结68
• 5.4 水平分布钢筋配筋率对空心剪力墙受力性能的影响68-72
• 5.4.1 不同水平分布钢筋配筋率空心剪力墙荷载位移曲线69
• 5.4.2 水平分布钢筋配筋率对空心剪力墙承载能力的影响69-70
• 5.4.3 水平分布钢筋配筋率对空心剪力墙变形能力的影响70-72
• 5.4.4 小结72
• 5.5 竖向钢筋配筋率对空心剪力墙受力性能的影响72-76
• 5.5.1 不同竖向钢筋配筋率空心剪力墙荷载位移曲线73
• 5.5.2 竖向钢筋配筋率对空心剪力墙承载能力的影响73-74
• 5.5.3 竖向钢筋配筋率对空心剪力墙变形能力的影响74-76
• 5.5.4 小结76
• 5.6 轴压比对空心剪力墙受力性能的影响76-80
• 5.6.1 不同轴压比空心剪力墙荷载位移曲线76-77
• 5.6.2 轴压比对空心剪力墙承载能力的影响77-78
• 5.6.3 轴压比对空心剪力墙变形能力的影响78-80
• 5.6.4 小结80
• 5.7 孔洞形式对空心剪力墙性能的影响80-83
• 5.7.1 S3、S4、S5承载力分析80-82
• 5.7.2 S3、S4、S5刚度对比分析82-83
• 5.8 本章小结83-87
• 第六章 装配式剪力墙结构整体抗震性能分析87-97
• 6.1 工程概况87-89
• 6.1.1 基本条件87-89
• 6.1.2 结构材料选用89
• 6.1.3 截面尺寸89
• 6.2 整体有限元模型的建立89-91
• 6.3 模态对比分析91-92
• 6.4 结构的反应谱分析92-96
• 6.4.1 模型位移对比分析93-94
• 6.4.2 模型剪力对比分析94-96
• 6.5 本章小结96-97
• 第七章 钢筋混凝土空心剪力墙构造措施建议97-101
• 7.1 空心剪力墙材料97
• 7.2 空心剪力墙轴压比97
• 7.3 剪力墙横向、竖向分布钢筋97-98
• 7.3.1 横向、竖向分布钢筋配置97-98
• 7.3.2 最小配筋率要求98
• 7.4 剪力墙竖向孔洞98
• 7.5 连梁98-99
• 7.6 剪力墙的洞口布置99-101
• 第八章 结论与展望101-103
• 8.1 结论101-102
• 8.2 不足及展望102-103
• 参考文献103-107
• 致谢107-109
• 攻读学位期间取得的研究成果109

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