基于有限元的壁式框架空心墙结构体系中壁柱的抗剪性能研究

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壁式框架空心墙结构体系是一种新型的抗震结构体系。该结构能够克服框架结构柱子的外凸和普通剪力墙的开洞小、结构自重大等缺点,该结构最终发生的是弯剪破坏的延性结构,适用于小高层住宅结构的房屋。所谓的壁式框架空心墙的壁柱是指肢厚比为2~4的剪力墙。因肢厚比较小,其受力性能和截面设计在遵守剪力墙相关规定的前提下宜按框架柱进行分析设计。壁式框架空心墙结构的相关规范还不是很完善,对其抗剪承载能力和变形能力的研究不仅出于工程设计的需要,也能为规范的完善提供一定的参考。因此研究壁式框架空心墙有着重要的实际价值和理论意义。本文主要从肢厚比、轴压比、混凝土强度等级和配箍率这四种影响因素研究了壁柱的抗剪承载能力和变形能力,并为工程设计提供一些建议。本文具体研究内容和结论如下:(1)首先介绍了壁式框架空心墙结构体系的应用和发展及其优缺点,钢筋混凝土柱的抗剪理论简介及抗剪性能和延性系数的影响因素,并简单介绍了钢筋混凝土结构的有限元分析方法。(2)在混凝土强度等级、轴压比和配箍率不变的情况下,改变肢厚比的大小,得出随着肢厚比的增大抗剪承载能力变大,但是延性降低,其破坏形式由延性破坏变为了脆性破坏。(3)在混凝土强度等级、肢厚比和配箍率不变的情况下,改变轴压比的大小,得出随着轴压比的增大抗剪承载能力变大,但是构件由偏拉破坏变为偏压破坏,延性降低,变为了脆性破坏,因此在实际工程中轴压比不宜太大,壁式框架空心墙结构形式不适合高层建筑。(4)在肢厚比、轴压比和配箍率不变的情况下,改变混凝土强度等级的大小,得出随着混凝土强度等级的增大抗剪承载能力变大,但是延性先变大后减小,当为C40时延性达到最大。(5)在混凝土强度等级、轴压比和肢厚比不变的情况下,配箍率的增加,则对混凝土的约束变大,并约束裂缝的发展,使构件的刚度变大,壁柱的承载能力和变形能力都将增大,使结构的破坏形式由弯剪破坏变为弯曲破坏,延性变的更好。
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