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基于性能的设计理论和方法可使结构的耗能能力和塑性变形能力达到其需求能力,具有重要的理论意义和实用价值。本文介绍了基于性能的抗震设计理论,并对国外相关规范中规定的钢筋混凝土剪力墙结构性能水平、性能目标的相互关系进行分析。目前我国规范关于钢筋混凝土剪力墙结构的抗震设计是基于承载力的设计,由震害和试验研究表明,建筑结构的倒塌,主要是由于结构的耗能能力和塑性变形能力小于所需要的能力,基于承载力的设计不能保证剪力墙达到预期的塑性变形或延性要求。为此,本文根据基于性能的抗震设计理论,并结合自上世纪70年代以来国内学者在RC剪力墙延性方面的试验研究结果,对RC剪力墙在不同状态下的延性性能做了深刻分析,以剪力墙的塑性位移角作为性能指标将延性性能进行量化,并推导出各个状态塑性位移角的计算公式。本文的主要内容如下:
1.根据国内学者在RC剪力墙延性性能的试验研究,分析延性概念对基于性能抗震设计的意义,量化结构的性能水平、性能目标,分析性能水平、性能目标与结构延性之间的相互关系。
2.通过对RC剪力墙试件试验结果分析,推导出剪力墙试件各性能状态下截面曲率和塑性位移角的计算公式;根据地震超越概率分布特点得出适合我国现行规范的剪力墙各性能状态的塑性位移角限值,并与FEMA356中对应的目标限值比较、分析。
3.进行了8片钢筋混凝土剪力墙试件的拟静力试验,分析了轴压比、约束边缘构件等因素对剪力墙的延性、耗能能力和破坏形态的影响。试验研究表明,提高轴压比将大大降低钢筋混凝土剪力墙的曲率延性能力;剪力墙设置约束边缘构件对其屈服变形能力和整体延性的提高有比较明显的效果,对整片墙效果更为突出。
4.通过8片剪力墙试件的试验结果对推导出的塑性位移角计算公式进一步修正,对试验得出的塑性位移角限值、FEMA356中规定的目标限值、试验结果比较,得出相关结论与公式。