外包钢板—混凝土组合连梁及在剪力墙结构中的应用研究

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为了连接外包钢板-混凝土组合剪力墙,同时用于改善传统钢筋混凝土连梁延性不足的问题,作者提出了一种新型的外包钢板-混凝土组合连梁。本论文对外包钢板-混凝土组合连梁开展了系统、深入的研究,取得的主要研究成果如下:(1)模拟连梁在实际结构中的受力特征,对6个外包钢板-混凝土组合连梁试件进行了拟静力加载试验。试件的变化参数主要包括连梁的跨高比和钢板厚度。通过对试验结果的深入分析,得到了外包钢板-混凝土组合连梁的破坏机制、滞回特性、承载力、变形能力、刚度变化和承载力退化规律、耗能能力等。(2)提出了外包钢板-混凝土组合连梁的精细有限元建模方法,并对6个组合连梁试件和18个补充模型进行了有限元建模计算。采用试验数据分析和有限元分析相结合的方法,对外包钢板-混凝土组合连梁的传力和变形机理进行了深入研究,得到了组合连梁的外包钢板应力分布规律,混凝土中的应力传递规律,以及连梁的变形组成和各部分变形对连梁整体变形的贡献等。(3)基于外包钢板-混凝土组合连梁的传力机理,推导得到了组合连梁抗剪承载力的求解方程,并进一步建立了组合连梁抗剪承载力的简化计算公式。基于外包钢板-混凝土组合连梁的变形机理,提出了组合连梁的刚度分析方法,并建立了组合连梁的刚度计算公式。提出了改进的墙肢与连梁的连接节点构造,用于改善联肢剪力墙结构的变形和耗能能力。(4)基于外包钢板-混凝土组合连梁的承载力和刚度计算方法,提出了组合连梁的截面恢复力模型,并开发了组合连梁的非线性梁单元模型。在此基础上提出了组合联肢剪力墙结构的建模方法。采用该有限元建模方法,对本文设计的一个组合联肢剪力墙结构进行了推覆分析,得到了组合联肢剪力墙结构在地震作用下的基本受力特点。本论文通过试验研究和有限元分析,得到了外包钢板-混凝土组合连梁的基本抗震性能和工作机理,同时提出了组合连梁的设计方法,开发了有限元模型,建立了组合联肢剪力墙结构的抗震分析方法。本论文获得国家科技支撑计划(2011BAJ09B01)、国家自然科学基金(51178246)资助。
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