FRC对角斜筋连梁及联肢剪力墙抗震性能与设计方法研究

发布时间：2019-08-05 07:42

【摘要】：联肢剪力墙是一种常见的、且较为复杂的抗侧力结构。在强震作用下，联肢剪力墙最佳屈服机制为在整个结构高度上连梁陆续屈服耗散地震能量，最后墙肢在基础顶面处形成塑性铰而达到承载能力极限状态。为了使联肢剪力墙在地震作用下达到其最佳屈服机制，除了连梁需要具有足够的延性及耗能能力外，还须对联肢剪力墙进行合理设计。因此，本文在对FRC对角斜筋小跨高比连梁抗震性能研究的基础上，进一步对联肢剪力墙的设计方法进行了研究。主要研究内容和成果如下： （1）完成了4个FRC对角斜筋小跨高比连梁及1个混凝土对角斜筋连梁对比试件的拟静力试验，分析其破坏过程、破坏形态、承载能力、变形能力和耗能能力等。分析结果表明，FRC可提高连梁的承载力、延性及耗能能力； FRC对角斜筋连梁在主斜裂缝出现前，已具有很高的受剪承载力和变形能力，以及良好的抗损伤能力，已能满足强震下的承载力和变形需求，强震后无需修复或稍加修复即可继续使用。 （2）利用经验证的有限元模型，分别分析了FRC抗压强度、跨高比、截面宽度、对角斜筋配筋率、箍筋配筋率、纵向受力筋配筋率、水平分布筋配筋率及梁端埋入长度等参数对FRC对角斜筋连梁抗震性能的影响。分析结果表明，跨高比、对角斜筋配筋率及梁截面宽度是影响FRC对角斜筋连梁抗震性能的主要因素。 （3）根据FRC对角斜筋连梁的受力特征，考虑FRC的受拉应变硬化特性，在合理假定的基础上，利用拉-压杆模型，提出用于模拟跨高比不大于1.5的FRC对角斜筋小跨高比连梁力-位移骨架曲线的非线性力-位移理论模型。利用提出的非线性力-位移理论模型，通过参数拟合得到FRC对角斜筋连梁受剪承载力简化公式；根据连梁屈服时连梁梁端埋入墙肢部分形成的力与约束弯矩平衡条件，提出预制连梁梁端埋入墙肢长度计算方法。 （4）对FRC对角斜筋小跨高比连梁联肢剪力墙耦联率上限及下限进行了分析，给出其合理耦联率取值范围为30%~64%，且剪力墙必须满足轴压比限值。基于合理耦联率，以连续化方法的解析解为基础，提出联肢剪力墙性能控制方法：通过控制联肢剪力墙耦联率确定连梁截面尺寸；控制联肢剪力墙结构侧移确定结构基底剪力，进而确定连梁弦转角以及连梁变形能力；最后确定连梁满足位移延性需求的弦转角需求，并依据连梁两端相对竖向变形需求确定连梁所需要的约束箍筋数量，连梁箍筋数量同时应满足受剪承载力要求。 （5）基于联肢剪力墙结构屈服机制控制和性能设计理念，提出联肢剪力墙结构基于屈服机制的性能设计方法：首先选定结构在预期性能目标下的屈服机制和相应的目标侧移，建立功能方程求解结构设计基底剪力，并给出符合屈服机制的侧向力分布；然后根据联肢墙的目标耦联率确定连梁承担的剪力和所需塑性弯矩；最后通过屈服机制的能量平衡方程计算墙肢底层下端截面所需要塑性弯矩，并采用塑性设计法对连梁和墙肢底层下端截面进行设计，对墙肢其余截面采用弹性方法设计，，以便达到预期屈服机制和性能。最后，采用动力时程分析法验证了该方法的可行性。
【图文】：

典型FRC受拉应力—应变曲线

（2）对角暗柱式配筋方法震害及相关试验研究表明，在地震作用下，普通配筋小跨高比连梁迅速丧失其承载能力，其最终破坏形态为沿对角方向的剪切破坏，如图1.6所示。根据小跨
【学位授予单位】：西安建筑科技大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TU352.11

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本文编号：2523007