考虑时变影响的高层与大跨度钢结构建筑施工监测与模拟研究

来源 :中国建筑科学研究院 | 被引量 : 1次 | 上传用户:kyonizuka
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本文针对低、多层剪力墙结构房屋的受力特点,在研究、分析国内外已有相关研究成果的基础上,进行了8片足尺墙片在静力反复加载下的试验研究。试验墙片的墙肢宽度为2000mm,高度为1600mm,厚度为130mm;分布钢筋采用双向单排配筋方式,通过改变分布钢筋间距控制水平及竖向分布钢筋配筋率为0.1%-0.2%;试验轴压比为0.08。通过试验,重点研究了单排配筋情况下,不同分布钢筋间距(也即配筋率)对于墙体承载能力、耗能能力、延性、刚度、破坏模式等的影响。并且分别采用大型有限元程序ABAQUS、ANSYS对试验模型进行了非线性数值分析,分析结果与试验结果吻合较好。通过试验研究和数值分析,得出以下主要结论:1、墙片以弯曲破坏为主,在形成对角斜裂缝前,混凝土已经被压碎。分布钢筋配筋率大于0.1%的墙片,裂缝主要以距离墙底600mm以下的三条与水平面约35°夹角的斜裂缝为主;配筋率等于0.1%的墙片,仅在距墙底200mm处形成一条斜裂缝。2、试件的试验承载力均高于按行业标准《高层建筑混凝土结构技术规程》相关公式计算的抗弯承载力及抗剪承载力,并且准确预见了墙片的破坏形态。采用现行规范公式进行低轴压比、低剪跨比、低配筋率的单排配筋剪力墙结构设计偏于安全。3、分布钢筋配筋率自0.2%降低至0.1%,屈服荷载约下降9%,极限荷载约下降13%,试件的刚度和延性变化不明显。在低轴压比下,试件刚度和延性受混凝土强度、截面尺寸以及边缘构件纵向钢筋及箍筋设计控制;分布钢筋对试件的承载力贡献不明显。4、采用ABAQUS程序分离式建模,采用塑性损伤本构模型,应力应变曲线按《混凝土结构设计规范》附录C规定取值,损伤参数指标按Mazars模型计算。分析结果表明,ABAQUS软件能较好的模拟试件屈服前的荷载位移(P-△)曲线,计算极限荷载低于试验极限荷载,分布钢筋变化的影响不明显。5、采用ANSYS软件整体式建模,仅考虑垂直于单元坐标系x轴方向的单元划分定义实常数,能较好的模拟试件开裂前的荷载位移(P-△)曲线状态,模拟计算的极限荷载结果低于试验值。根据研究结果,低、多层建筑采用单排双向、低配筋率分布钢筋配筋方式的剪力墙,具有适宜的承载力、刚度和延性,可以达到一定的节材目的,具有较大的应用前景。
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