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分段封闭箍筋小跨高比连梁改进方案的试验研究及理论分析

作　者: 王英俊
导　师: 刘清山
学　校: 河南大学
专　业: 结构工程
关键词: 小跨高比连梁改进方案基于位移的性能研究局部无粘结 ANSYS模拟分析
分类号: TU375.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

在联肢剪力墙结构中，连梁是联肢剪力墙多道抗震防线中的第一道防线，起着联系墙肢和传递荷载的作用，它是剪力墙结构中的重要耗能构件。在水平荷载作用下，墙肢底部发生弯曲变形，因而连梁梁端产生转角位移，并承受弯矩和剪力，及在墙肢间传递力，使其共同起作用。强震作用下,具有合适承载力、刚度和良好变形性能连梁的联肢剪力墙,可使多数连梁在墙肢屈服之前首先屈服,发挥其塑性变形能力,耗散地震能量,从而有效地减轻墙肢的损坏[1]。连梁变形性能的改善将会有效的改善结构变形性能。连梁抗震性能的优劣将直接影响联肢剪力墙的抗震性能。直接基于位移的抗震设计方法是根据结构动力学原理，假定结构整体侧移模式,将实际的多自由度体系等效为单自由度体系,并计算其弹塑性地震位移反应,然后再反算原体系的地震位移反应,验算其是否符合规范限值要求。该抗震设计方法直接用位移指标衡量结构的性能,比较直观,计算方法也较为简单,便于设计中应用,用此方法，可以求出剪力墙对连梁的塑性要求。在众多的连梁配筋方案中，刘清山[2]找到一种施工难度不大，又能使连梁具有高延性、高耗能能力的分段封闭箍筋配筋方案。分段封闭箍筋小跨高比连梁是目前兼具施工便捷和较优抗震性能的配筋方案。在此方案的基础上，利用局部无粘结技术，本文提出了一种改进方案，即在连梁的端部h/4的长度范围内用塑料套管套住纵筋，阻止纵筋与混凝土的粘结，以提高连梁的抗震性能。对于分段封闭箍筋小跨高比连梁端部有、无粘结配筋方案的抗震性能，本文做了一个试件进行试验，并与原配筋方案进行对比，详细介绍了整个试验过程，描述试验现象，研究名义剪压比、剪箍比和配箍特征值等因素对分段封闭箍筋小跨高比连梁端部有、无粘结配筋方案的破坏形态、延性和耗能性能的影响。同时利用ANSYS9.0进行非线性有限元数值模拟分析，进行理论与试验结果的对比，同时也弥补了试验装置不能完全真实反映连梁的实际受力状态的不足。试验结果与数值模拟结果比较吻合。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-11
第一章绪论  11-21
  1.1 小跨高比连梁的研究背景  11-12
  1.2 连梁在国内外的研究现状  12-19
    1.2.1 普通配筋连梁形式  12-13
    1.2.2 交叉暗柱配筋形式  13-14
    1.2.3 菱形配筋形式  14-15
    1.2.4 设置通缝钢筋混凝土连梁  15-16
    1.2.5 劲性钢筋混凝土连梁  16
    1.2.6 钢连梁  16-17
    1.2.7 钢板混凝土连梁  17-18
    1.2.8 分段封闭箍筋连梁  18-19
  1.3 连梁的进一步探索研究  19-20
  1.4 本文的研究任务和目的  20-21
第二章联肢剪力墙结构基于位移的性能研究  21-47
  2.1 引言  21-22
  2.2 直接基于位移的设计方法  22
  2.3 基于位移的设计方法介绍  22-39
    2.3.1 单自由度体系基于位移设计方法的基本原理  22-23
    2.3.2 等效周期与等效的阻尼比  23-26
    2.3.3 基于位移的单自由度体系设计步骤  26-27
    2.3.4 多自由度体系的等效  27-32
    2.3.5 多自由度体系基于位移的设计步骤  32-33
    2.3.6 能力谱法求解目标位移  33-39
  2.4 联肢剪力墙结构优化设计  39-44
    2.4.1 连梁（或联肢墙）的弹性优化设计  39-42
    2.4.2 连梁（或联肢墙）基于位移的多水准优化设计方法  42-44
  2.5 基于位移多自由度体系剪力墙结构对连梁的性能要求  44-45
  2.6 结论  45-47
第三章分段封闭箍筋小跨高比连梁改进方案的试验研究  47-63
  3.1 改进方案提出的理论依据  47-49
  3.2 连梁试件设计  49-55
  3.3 试验装置  55-56
  3.4 试验加载制度  56-57
  3.5 试件失效准则的判别  57-58
  3.6 构件的测试内容及方法  58-59
    3.6.1 量测的主要内容  58
    3.6.2 量测方法及测点布置  58-59
  3.7 试验现象及试验结果  59
  3.8 试验过程中主要描述的内容  59
  3.9 试件的破坏形态描述  59-60
  3.10 试件 NCB-1 的荷载（P）-位移(Δ)滞回曲线  60-61
  3.11 结论  61-63
第四章有粘结及无粘结试验结果的综合分析及比较  63-73
  4.1 改进方案与原方案连梁破坏形态的比较  63-64
  4.2 分析各种因素对连梁受力性能的影响  64-65
  4.3 连梁抗震性能分析  65-71
    4.3.1 连梁承载力退化  66-68
    4.3.2 连梁刚度退化  68-70
    4.3.3 滞回性能和延性  70-71
    4.3.4 构件耗能性能  71
  4.4 结论  71-73
第五章分段封闭箍筋小跨高比连梁改进方案的数值模拟分析  73-89
  5.1 单元模型的分析  73-75
  5.2 单元类型的选取  75-76
  5.3 单元类型的模拟  76-79
  5.4 单元类型的破坏准则  79-80
  5.5 单元开裂和屈服后的处理  80-81
  5.6 单元类型的输入参数  81-82
  5.7 建立 FEM 模型  82-83
  5.8 边界条件及加载控制  83
  5.9 试验结果与有限元分析结果的分析与比较  83-87
    5.9.1 承载力分析与比较  83-84
    5.9.2 连梁的 Von-Mises 应力分布  84-85
    5.9.3 裂缝开展情况的比较  85-86
    5.9.4 钢筋应力分布  86-87
  5.10 连梁改进方案的有效性评价  87-88
  5.11 结论  88-89
第六章结论和建议  89-90
参考文献  90-94
致谢  94-95
攻读硕士研究生期间发表的论文  95-96

分段封闭箍筋小跨高比连梁改进方案的试验研究及理论分析

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