【摘 要】
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装配式剪力墙结构的动力响应是评价结构体系安全的重要指标之一,动力载荷作用下的动力响应很大程度上取决于阻尼特性。装配式钢筋混凝土剪力墙结构的阻尼特性较小,其主要原因是混凝土作为普通建筑材料,其延性、韧性以及极限拉应变等性能不够优越。工程水泥基复合材料（Engineered Cementation Composites,简称ECC）具有与混凝土相似的抗压强度,但其材料阻尼较大,耗能能力较强,可有效消耗
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装配式剪力墙结构的动力响应是评价结构体系安全的重要指标之一,动力载荷作用下的动力响应很大程度上取决于阻尼特性。装配式钢筋混凝土剪力墙结构的阻尼特性较小,其主要原因是混凝土作为普通建筑材料,其延性、韧性以及极限拉应变等性能不够优越。工程水泥基复合材料（Engineered Cementation Composites,简称ECC）具有与混凝土相似的抗压强度,但其材料阻尼较大,耗能能力较强,可有效消耗载荷输入到结构中的能量。为了降低装配式剪力墙的动力响应,本文将ECC材料用于装配式剪力墙结构中,延缓了剪力墙关键部位的脆性破坏,既能发挥ECC材料本身所具有的高耗能,又可以避免剪力墙因过早脆性破坏而耗能能力较差的状况。鉴于此,本文通过数值模拟和理论分析相结合的方法研究ECC/RC装配式剪力墙的阻尼特性和动力响应,并对动力响应的影响因素进行了参数分析,本文的主要工作和结论如下:1.ECC构件和RC构件的阻尼比理论研究。利用本课题组之前ECC材料的抗拉和抗压试验成果,得出ECC材料的本构关系,为后续有限元分析做准备。利用文献中的ECC和RC构件实测阻尼比数据,分析了阻尼比的影响因素和变化规律,提出了RC构件和ECC构件阻尼比与各因素之间的计算公式,并对比分析了两者之间的区别。2.ECC和RC装配式剪力墙结构的非线性阻尼研究。通过文献中的数据,建立了RC装配式剪力墙结构非线性阻尼公式及有限元模型,分析了阻尼比与结构变形之间的关系,验证了模型与非线性阻尼公式的正确性。在RC装配式剪力墙结构分析模型的基础上,将RC材料替换成ECC材料,建立了ECC装配式剪力墙结构模型和非线性阻尼计算公式,对比分析了ECC和RC剪力墙的材料阻尼和结构阻尼所占比例及其变化规律。研究结果表明:阻尼比随着结构变形的增大而增加,即结构从低阻尼阶段进入高阻尼阶段。在RC剪力墙结构进入高阻尼性能阶段,结构阻尼发挥主要作用。而ECC剪力墙结构进入高阻尼性能阶段,材料阻尼发挥主要作用。ECC材料的阻尼比高出普通混凝土阻尼比270%,从材料阻尼占比可以看出ECC材料阻尼性能的优越性。3.不同ECC加强层的ECC/RC装配式剪力墙结构的动力响应研究。在本文整体结构模型的底部五层中,将ECC材料分别在底部一层、底部二层、底部三层、底部四层、底部五层替换RC材料,形成不同ECC加强层的ECC/RC装配式剪力墙结构。基于阻尼比理论和本文整体结构数值分析模型,考虑建筑物非线性阻尼性能,进行ECC和RC装配式剪力墙结构的有限元分析,通过修正后的需求谱,进行了静力弹塑性分析。考虑双向地震作用,在不同地震波下对其进行了动力弹塑性时程分析,完成了结构动力响应评价。将不同ECC加强层的ECC/RC装配式剪力墙的计算结果进行对比分析,结果表明:加强层为底部三层左右最为合适,符合规范中加强结构高度10%的要求。
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