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小剪跨比免拆墙模复合剪力墙抗震性能试验及模拟分析

作　者: 刘卫平
导　师: 李珠
学　校: 太原理工大学
专　业: 防灾减灾工程及防护工程
关键词: 复合剪力墙低周反复荷载 ABAQUS 非线性抗震性能
分类号: TU398.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

近年来,全球范围内频发地震,这对建筑结构的抗震性能提出更高的要求。剪力墙作为多、高层建筑结构中最常用的抗侧力核心构件,其抗震性能的优劣直接影响着建筑结构的整体性,研制抗震性能优良的剪力墙以提高建筑的抗震性一直是工程界十分关注和急需解决的问题。本文所研究的对象即为一种基于抗震结构控制思想而研发的剪力墙结构——玻化微珠免拆墙模复合剪力墙体系,该体系采用玻化微珠保温砌块作为永久性模板,实现保温承重一体化。从结构体系而言,本结构体系可改变剪力墙破坏形式,使其实现延性破坏,从而改善结构的抗震性能。因此,本体系克服了传统剪力墙施工速度慢、刚度大、自重大、保温性能和变形能力差的缺陷,不仅能提高住宅的安全性、耐久性和舒适性,而且还具有显著的经济效益。本文通过复合剪力墙低周反复荷载试验研究和ABAQUS有限元分析相结合的方法,对复合剪力墙的抗震性能进行了较系统的研究。主要工作包括：1、以小剪跨比复合剪力墙为研究对象,进行了低周反复荷载试验研究,通过试验分析了小剪跨比剪力墙的承载力、延性、刚度及其衰减过程、滞回特性、耗能能力及破坏特征,并与普通混凝土剪力墙的抗震性能进行了对比分析。2、在试验研究的基础上,采用ABAQUS有限元分析程序建立了玻化微珠免拆墙模复合剪力墙及普通剪力墙弹塑性有限元分析模型,对试件进行非线性有限元分析,并对试验结果和有限元分析结果进行对比分析,分析结果与试验结果符合较好,为后续拓展分析提供依据。试验研究表明：玻化微珠免拆墙模复合剪力墙与普通剪力墙相比,其极限承载力降低约2.47%,初始刚度明显降低,约为普通剪力墙的71%,但屈服至极限破坏的刚度衰减系数βu,提高58.1%,后期刚度稳定；在耗能能力方面,复合剪力墙滞回环相对饱满,显示其有较好的耗能能力,约为普通剪力墙的1.64倍,其延性系数比普通剪力墙提高了43.6%,抗震性能明显提高；从破坏形态而言,普通剪力墙属于剪切脆性破坏,复合剪力墙属于弯剪破坏,且在达到极限承载力之后并未立即破坏而是发生延时破坏。采用有限元分析软件ABAQUS分析所得的荷载-位移曲线、骨架曲线与低周反复荷载试验所得的曲线基本相符合,但极限荷载、极限位移相差较大。

全文目录

摘要  3-5
ABSTRACT  5-11
第一章绪论  11-21
  1.1 本课题的研究背景  11
  1.2 抗震剪力墙研究现状  11-15
  1.3 钢筋混凝土结构非线性有限元分析现状  15-17
    1.3.1 钢筋混凝土结构有限元分析的特点  15
    1.3.2 研究现状  15-16
    1.3.3 非线性分析的意义  16-17
  1.4 玻化微珠免拆墙模复合剪力墙体系概述及研究意义  17-19
    1.4.1 玻化微珠免拆墙模复合剪力墙体系简介  17
    1.4.2 本课题的研究意义  17-19
  1.5 本文的研究方法及主要内容  19-21
第二章小剪跨比剪力墙抗震性能试验试件设计及试验方法  21-37
  2.1 试验目的  21
  2.2 试件的设计与制作  21-28
    2.2.1 试件的设计  21-25
    2.2.2 电阻应变片的布置与粘贴  25-27
    2.2.3 材料力学性能  27
    2.2.4 复合剪力墙试件的制作  27-28
  2.3 试验加载方案及加载制度  28-35
    2.3.1 加载装置  28-31
    2.3.2 加载方式  31-32
    2.3.3 加载制度  32
    2.3.4 测试内容、方法及测点布置  32-35
  2.4 本章小结  35-37
第三章试验结果及分析  37-59
  3.1 屈服荷载及极限位移的确定  37-38
    3.1.1 屈服荷载的确定  37
    3.1.2 极限位移的确定  37-38
  3.2 试验结果及分析  38-45
    3.2.1 承载力实测值及分析  38-39
    3.2.2 延性性能分析  39-40
    3.2.3 各阶段刚度实测值及衰减分析  40-41
    3.2.4 滞回曲线及特征分析  41-43
    3.2.5 骨架曲线  43-45
    3.2.6 耗能能力分析  45
  3.3 钢筋应变分析  45-51
    3.3.1 钢筋实测屈服应变  45-46
    3.3.2 钢筋应变对比分析  46-51
  3.4 破坏形态及分析  51-57
    3.4.1 各试件破坏过程  51-56
    3.4.2 破坏形态分析  56-57
  3.5 本章小结  57-59
第四章玻化微珠免拆墙模复合剪力墙ABAQUS非线性分析  59-77
  4.1 ABAQUS有限元软件概述  59-62
    4.1.1 ABAQUS的简介  59-60
    4.1.2 分析步骤简介  60-62
  4.2 ABAQUS中钢筋混凝土有限元分析的基本理论  62-65
    4.2.1 钢筋混凝土有限元模型的选择  62-63
    4.2.2 材料的本构关系  63-65
  4.3 ABAQUS有限元模型的建立  65-67
    4.3.1 建立有限元模型  65-66
    4.3.2 加载和求解  66-67
  4.4 有限元分析与试验结果的对比  67-73
    4.4.1 试件的应力云图  67-70
    4.4.2 不同阶段荷载及位移的比较  70-71
    4.4.3 滞回曲线的比较  71-72
    4.4.4 骨架曲线的比较  72-73
  4.5 有限元分析与试验研究结果不同的原因  73-75
  4.6 本章小结  75-77
第五章结论与展望  77-79
  5.1 结论  77-78
  5.2 展望  78-79
参考文献  79-83
致谢  83-85
研读硕士学位期间发表的论文  85

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