RC剪力墙拉—剪和拉—弯受力性能研究

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剪力墙是高层建筑的主要抗侧力构件,强震时可能出现受拉状态。为保证高层建筑抗震性能,严格控制剪力墙轴拉力水平已成为超高层建筑设计审查的要点之一。本文研究RC剪力墙拉-剪和拉-弯受力性能及设计方法。主要创新工作和成果如下:(1)完成了7个RC矮墙(剪跨比λ=1.1)在恒定轴拉力和往复水平剪切荷载下的拟静力试验。研究了轴拉力、边缘配筋率对矮墙抗震性能的影响。试验表明:不同轴拉力和配筋率下剪力墙出现剪切破坏、剪切-滑移破坏、滑移破坏和弯曲破坏。轴拉力严重降低了RC矮墙抗侧承载力、刚度和耗能能力。(2)建立了剪力墙拉-剪精细化数值模型,明晰了轴拉力、水平和竖向分布钢筋、边缘纵筋对受拉RC矮墙承载力、受力机理和破坏模式的影响。提出了RC剪力墙拉-剪承载力理论模型和设计公式。试验和数值分析表明,中国JGJ 3-2010、美国ACI 318-14、任重翠等人和本文设计公式均比较安全,试验值与计算值之比为1.47,1.66、1.54和1.34;标准差分别为0.39、0.65、0.55和0.26。相比其它公式,本文设计公式更准确的考虑了轴拉力和竖向钢筋对拉-剪承载力的影响,且标准差较小。最后,试验和数值分析发现,对于RC矮墙,当钢筋拉应力水平ns≥0.5时,易发生滑移破坏。(3)完成了4个RC高墙(λ=2.0)在恒定轴拉力和往复水平荷载下的拟静力试验。研究了轴拉力对RC剪力墙拉-弯抗震性能的影响。研究表明:不同轴拉力下,RC高墙出现了弯曲-滑移破坏和弯曲破坏。轴拉力严重降低了RC高墙抗侧承载力、刚度和耗能能力。试验分析表明,中国GB 50010-2010和美国ACI 318-14规范公式可准确预测RC墙拉-弯屈服承载力。(4)研究了拉-压杆模型对于拉-剪有效刚度的适用性,提出了受拉剪力墙拉-剪刚度退化公式。通过RC剪力墙截面拉-弯理论分析,提出了拉-弯受力下RC截面简化弯矩-曲率曲线;基于简化弯矩-曲率曲线,提出了RC剪力墙抗-弯有效刚度的精细化计算模型和简化公式。(5)采用不同混凝土受拉刚化模型,研究了RC剪力墙轴拉性能。揭示了拉-弯受力下剪力墙轴向伸长的机理,提出了轴向伸长精细化计算模型和简化公式。
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