钢管混凝土剪力墙-板高层结构振动台试验研究

发布时间：2020-11-11 08:19

　　 混凝土板-抗震墙结构以平板楼盖体系替代梁板楼盖体系,符合装配整体式施工的要求,适应当前我国建筑工业化的发展。但该结构体系的不足之处在于无梁楼盖受力复杂,取消连梁后连肢墙成为单片墙,在罕遇地震作用下仅由剪力墙塑性变形耗能,结构抗震延性降低。钢管混凝土剪力墙的优势在于抗侧、抗扭刚度大,抗震延性能力高,以其取代普通剪力墙或可解决传统板-墙结构抗震延性不足的问题。为研究新型的钢管混凝土剪力墙-板高层结构体系的抗震性能,本文设计制作典型的1:8缩尺模型,进行了7度多遇、7度设防、7度罕遇和8度罕遇4种地震强度水平的模拟地震振动台试验,得到模型结构在不同水准地震作用下的结构损伤、动力特性和加速度反应、位移反应、地震惯性力等宏观地震反应,并由相似关系得到原型结构相应的地震反应。在振动台试验的基础上,分别建立对应原型结构及采用传统板-墙结构的有限元计算模型,进行非线性时程分析和Pushover分析,直观对比新旧两种板-墙结构。试验结果表明:整体结构在多遇地震作用下表现出较大的抗震刚度,在罕遇、极罕遇地震作用下弹塑性发展充分,表现出良好的抗震延性,最大弹性、弹塑性层间位移角小于规范限值;总体上,钢管混凝土剪力墙-板高层结构满足抗震规范“小震不坏、中震可修、大震不倒”的抗震设防标准;钢管混凝土剪力墙构件在极罕遇地震作用下未发现破坏,其良好的抗震性能和抗震延性能力有效解决了传统板-墙结构在取消连梁后抗震延性不足的问题;地震损伤与破坏集中于板-墙连接节点,其裂缝的累积发展导致结构刚度下降,板-墙连接节点是整体结构的抗震薄弱环节,建议对其采用加固构造改善节点内力分布、提高节点承载力。数值模拟分析结果表明:对应试验原型结构的有限元计算模型能有效地反映原型结构的结构特征与动力特性,分析结果具有代表性和参考价值;相对传统板-墙结构,新型的钢管混凝土剪力墙-板高层结构在地震作用下刚度退化更慢,极限承载力更高,延性能力良好,具有更好的抗震性能。
【学位单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TU973.16;TU317
【部分图文】：

广州某6层板柱-抗震墙结构商场综合楼建筑平面图

第一章 绪论3图1-2 某典型板-墙结构建筑结构平面图[6]1.2.1 国外研究现状国外学者对混凝土板-墙结构进行了大量的研究。Koncz 教授[7]创建于 1964 年的预制混凝土大板体系“Koncz 体系”以独到的水平和垂直连接构造将纵向及横向墙体拼接形成结构完整性良好的混合承重结构体系，并提出相应的装配式施工方式和给排水、电梯、门窗等部件的安装方法，大量应用于建造高层住宅和办公建筑。AlexanderCoull[8]对一水平加载的板-墙结构节点进行有限元分析，在对墙、板之间的相互作用剪切力进行评估的基础上，提出一种防止楼板冲切剪切破坏的设计方法。Alg. Kudzys[9]探讨了承受重力及随机偶然水平荷载的板-墙结构节点的承载力及安全性，通过分析裂缝产生后节点中形成的混凝土棱柱宽度与节点内力变化之间的关系，提出一种计算安全指数的方法。Prithwi Raj K.[10]对仅按重力承荷设计的 8、12 和 16 层的板-墙结构建筑进行非线性推覆分析研究楼层数、剪力墙布置等等对板-墙结构抗震性能的影响。HooiMinYee[11]对两组共 6 个钢筋连接构造不同的板墙节点进行试验，研究发现双层配筋板墙节点的刚度及抗弯承载力明显提高。M.Altug Erberik[12]对某带砌体填充墙的中高层平板结构采用与设计谱拟合的地震波进行非线性时程分析

另外在杭州瑞丰商业大厦、广州珠江新城西塔等工程项目也大面积应用了钢管混凝土结构。图1-3 深圳赛格广场大厦塔楼平面示意图[24]1.3.1 钢管混凝土组合剪力墙的研究现状20 世纪 50 年代以来，学者们针对钢管混凝土剪力墙进行了多项研究，较早的研究是 1998 年 Robert G. Driver[25]等对一个带钢管混凝土边框的四层单跨钢板剪力墙结构进行拟动力试验，结果表明试件具有较大的刚度、良好的延性、耗能性能及稳定性能。SoonHo Cho[26]通过对带钢管边框的混凝土组合剪力墙进行反复荷载试验，指出边框结构钢可发挥出混凝土墙竖向、水平钢筋及箍筋的作用。Salam J. Hilo[27]对一种钢管约束混凝土剪力墙进行有限元模拟研究指出其轴心抗压承载力相对普通混凝土剪力墙提高较大。国内学者针对钢管混凝土剪力墙及其子结构开展了大规模的深入研究，引领着相关理论的发展潮流。钱稼茹[28]对约束边缘构件内配置圆钢管、轴压比达 0.7 的钢管高强混凝土剪力墙进行针对抗震性能的拟静力试验，指出其承载力和变形能力均比相同参数的钢筋混凝土剪力墙大并提出相关设计建议。HongYingDong[29]对配置钢管混凝土边柱及内埋钢桁架的组合剪力墙进行了水平偏心荷载试验、抗扭试验及抗震试验，发现其抗震性能较普通混凝土剪力墙有较大提高。苏幼坡提出一种预制钢管混凝土边框剪力墙及其施工方法[30]，并通过分析[31]指出将钢管混凝土、型钢等约束端柱作为边框可有效改善预制装配式剪力墙抗震防线单一的问题
【参考文献】

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8 周颖;张翠强;吕西林;;振动台试验中地震动选择及输入顺序研究[J];地震工程与工程振动;2012年06期

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本文编号：2878962