装配式ECC/RC组合联肢剪力墙抗震性能与机理研究

发布时间：2023-03-05 05:13

　　高层及超高层建筑采用装配式剪力墙结构,符合我国“十三五”国家发展阶段“节能省地”和“构建产业体系”的住宅产业化指导思想,装配式剪力墙结构的抗震性能是其能否顺利推广应用的重要因素。本文将具有优越的抗剪切变形能力、高延性高韧性以及与钢筋协调变形能力的ECC(Engineered Cementitious Composites)材料用于装配式钢筋混凝土(RC)剪力墙的薄弱部位及主要耗能构件或耗能区域中,形成一种新型结构体系-装配式ECC/RC组合联肢剪力墙结构,并通过低周反复试验、数值模拟及受力机理分析、抗震性能参数分析、基于Pushover的能力谱分析等,全面地对装配式ECC/RC组合联肢剪力墙的抗震性能与机理进行了研究。主要研究内容和成果包括以下几个方面:1.对ECC立方体试件及棱柱体试件进行了单轴压缩试验,对ECC哑铃型抗拉试件进行了直接拉伸试验,并对试件的破坏形式、应力-应变曲线以及ECC的受力机理进行了全过程分析,在此基础上,根据能量等价原理,推导并提出了适用于ABAQUS非线性分析的ECC塑性损伤模型。2.依托国家“十二五”科技支撑计划项目某试点工程的高层预制装配式剪力墙结构,从...

【文章页数】：155 页

【学位级别】：博士

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摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 研究背景与意义
    1.2 国内外研究现状及发展动态分析
        1.2.1 装配式混凝土剪力墙结构的研究现状
        1.2.2 连梁研究现状
        1.2.3 高延性混凝土剪力墙研究现状
        1.2.4 ECC或ECC/RC组合构件及结构研究现状
        1.2.5 发展动态分析总结
    1.3 本文的主要研究内容及创新点
        1.3.1 主要研究内容
        1.3.2 本文的主要创新点
    参考文献
第二章 ECC力学性能及塑性损伤模型研究
    2.1 ECC试件试验设计
        2.1.1 试验材料与配合比
        2.1.2 试件设计与编号
        2.1.3 试件制作
    2.2 抗压试验
        2.2.1 加载过程
        2.2.2 试件破坏形式
        2.2.3 应力-应变曲线分析
    2.3 直接拉伸试验
        2.3.1 加载过程
        2.3.2 试件破坏形式
        2.3.3 应力-应变曲线分析
    2.4 ECC塑性损伤模型
        2.4.1 塑性损伤理论
        2.4.2 ABAQUS中ECC受压损伤的应力-应变关系
        2.4.3 ABAQUS中ECC受拉损伤应力-应变关系
        2.4.4 损伤因子计算公式的推导
    2.5 ECC塑性损伤模型的验证
    2.6 本章小结
    参考文献
第三章 装配式ECC/RC组合联肢剪力墙抗震性能研究
    3.1 装配式ECC/RC叠合连梁设计
    3.2 装配式ECC/RC组合联肢剪力墙试验模型设计
        3.2.1 模型的选取
        3.2.2 装配式构件的配筋
        3.2.3 模型的关键节点连接
    3.3 试件制作及拼装
        3.3.1 装配式构件的制作
        3.3.2 空间结构模型的拼装
    3.4 材料的力学性能
        3.4.1 钢筋力学性能
        3.4.2 混凝土力学性能
        3.4.3 ECC力学性能
        3.4.4 灌浆料力学性能
    3.5 加载与测试方案
        3.5.1 加载装置
        3.5.2 加载制度
        3.5.3 测试内容与方案
    3.6 试验现象
        3.6.1 力控制阶段
        3.6.2 位移控制阶段
    3.7 破坏特征及破坏机理分析
        3.7.1 装配式叠合连梁
        3.7.2 装配式剪力墙墙肢
        3.7.3 装配式墙肢与底座节点
        3.7.4 装配式楼板与叠合横梁拼缝节点
    3.8 试验结果分析
        3.8.1 力学性能特征值
        3.8.2 荷载-位移滞回曲线
        3.8.3 荷载-位移骨架曲线
        3.8.4 刚度退化
        3.8.5 延性性能
        3.8.6 耗能能力
        3.8.7 耗能机理
    3.9 本章小结
    参考文献
第四章 装配式ECC/RC组合联肢剪力墙受力及损伤机理全过程分析
    4.1 有限元模型的建立
        4.1.1 材料本构关系
        4.1.2 有限元模型
    4.2 单向推覆作用下的受力及损伤机理分析
        4.2.1 荷载-位移曲线
        4.2.2 混凝土及ECC的应力分布
        4.2.3 混凝土及ECC压缩损伤
        4.2.4 混凝土及ECC裂缝分布
        4.2.5 钢筋应力分布
        4.2.6 装配式拼缝位移
    4.3 低周反复荷载作用下的受力及损伤机理分析
        4.3.1 荷载-位移滞回曲线
        4.3.2 荷载-位移骨架曲线
        4.3.3 混凝土及ECC的应力分布
        4.3.4 混凝土及ECC压缩损伤
        4.3.5 混凝土及ECC裂缝分布
        4.3.6 钢筋应力分布
        4.3.7 结构模型位移及装配式拼缝位移
    4.4 本章小结
    参考文献
第五章 装配式ECC/RC组合联肢剪力墙抗震耗能参数分析
    5.1 ECC在装配式叠合连梁中的使用区域
        5.1.1 参数取值
        5.1.2 单向推覆作用下的荷载-位移曲线
        5.1.3 低周反复荷载作用下的荷载-位移滞回曲线
        5.1.4 耗能能力
        5.1.5 刚度退化
    5.2 ECC在墙肢中的使用区域
        5.2.1 参数取值
        5.2.2 单向推覆作用下的荷载-位移曲线
        5.2.3 低周反复荷载作用下的荷载-位移滞回曲线
        5.2.4 耗能能力
        5.2.5 刚度退化
    5.3 ECC强度
        5.3.1 参数取值
        5.3.2 单向推覆作用下的荷载-位移曲线
        5.3.3 低周反复荷载作用下的荷载-位移滞回曲线
        5.3.4 耗能能力
        5.3.5 刚度退化
    5.4 连梁配箍率
        5.4.1 参数取值
        5.4.2 单向推覆作用下的荷载-位移曲线
        5.4.3 低周反复荷载作用下的荷载-位移滞回曲线
        5.4.4 耗能能力
        5.4.5 刚度退化
    5.5 纵筋强度
        5.5.1 参数取值
        5.5.2 单向推覆作用下的荷载-位移曲线
        5.5.3 低周反复荷载作用下的荷载-位移滞回曲线
        5.5.4 耗能能力
        5.5.5 刚度退化
    5.6 参数建议值
    5.7 本章小结
    参考文献
第六章 基于Pushover的装配式ECC/RC组合联肢剪力墙结构抗震性能分析
    6.1 静力弹塑性Pushover分析
    6.2 能力谱分析
        6.2.1 多自由度体系转化为等效单自由度体系
        6.2.2 能力谱曲线
        6.2.3 弹塑性需求谱曲线
        6.2.4 性能点的确定
    6.3 装配式ECC/RC组合联肢剪力墙整体结构有限元模型
        6.3.1 试点工程概况
        6.3.2 单元类型
        6.3.3 材料本构模型
        6.3.4 整体结构模型
        6.3.5 边界条件及荷载
    6.4 基于Pushover的装配式ECC/RC组合联肢剪力墙结构抗震性能分析
        6.4.1 结构性能点的确定
        6.4.2 结构抗震性态水准划分和性能目标分析
        6.4.3 性能点处的结构变形特征分析
        6.4.4 底层墙体压缩损伤分布
        6.4.5 连梁的塑性铰发展情况
    6.5 本章小结
    参考文献
第七章 总结与展望
    7.1 主要研究结论
    7.2 本文的不足之处和研究展望
攻读博士学位期间发表的学术论文及取得的其他成果
致谢



本文编号：3755771