高强混凝土内置钢板剪力墙的抗震性能研究

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超高层建筑在我国的应用越来越多,超高层建筑通常利用剪力墙或剪力墙组成的筒体来抵抗侧向力。为保证混凝土剪力墙的延性要求,若混凝土等级采用C60以下普通混凝土,墙厚会过厚,还需要采用较高的配钢率来满足轴压比的要求,给设计、施工带来较大难度。因此需要利用高强混凝土组合结构来满足现在超高层建筑的需求。本文利用钢结构和钢筋混凝土结构的优点,设计并试验了一种C80高强混凝土内置钢板组合剪力墙,通过试验研究结合有限元模拟进行了探讨,本文的研究工作主要包括:(1)设计制作了试验参数为:内置钢板配钢率、剪力墙墙身厚度、端柱钢板配钢率、剪力墙墙身配筋率的11个C80高强混凝土内置钢板组合剪力墙试件,通过低周往复荷载加载,研究该组合剪力墙在低周往复荷载作用下的抗震性能。(2)对试验结果进行详尽的分析,从试件的破坏形态、滞回曲线、骨架曲线、钢板和钢筋的应变、延性系数、刚度和强度退化、能量耗散能力等方面对试验结果进行分析。结果表明:各个试件最终破坏形态均是底部墙体的钢板受压发生屈曲,混凝土被压碎,呈现出压弯破坏的特征。随着内置钢板配钢率的增大,C80高强混凝土内置钢板组合剪力墙的承载力提高明显、但延性以及变形能力提高缓慢。墙身厚度以及边缘构件对组合剪力墙的性能影响较大,能够明显的提高C80高强混凝土内置钢板组合剪力墙的承载力、耗能能力、延性以及使得刚度退化缓慢。墙身配筋率的大小对试件的延性、耗能能力和承载力等性能的影响不明显。指出了C80高强混凝土内置钢板组合剪力墙是一种具有良好抗震性能的组合剪力墙。(3)利用有限元分析软件ABAQUS对试验试件进行了有限元分析,分析结果和试验结果吻合良好。在此基础上利用有限元软件进一步分析了内置钢板配钢率、剪力墙墙身厚度、端柱钢板配钢率、剪力墙墙身配筋率等各个参数对组合剪力墙的性能的影响。(4)在参数分析基础上,对C80高强混凝土内置钢板组合剪力墙的设计中若干问题进行了分析研究,分析了该组合剪力墙的几种限制条件,同时给出了实际工程中对该类型组合剪力墙的设计建议。
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