型钢混凝土低矮剪力墙受剪承载力理论研究及有限元分析

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剪力墙作为建筑结构的主要抗侧力构件,在保证建筑结构安全中发挥着不可替代的作用,一旦剪力墙结构发生破坏直接影响到建筑物的安全性能。在建筑结构中经常用到剪跨比较小的低矮剪力墙,该类型剪力墙具有刚度大,抗剪承载力强的优势,但同时也伴随着延性差,耗能性能不足等缺点。为了弥补低矮剪力墙的缺点,各国学者通过不断的研究发现,在普通混凝土剪力墙两端约束区加入型钢形成SRC低矮剪力墙,可以很大程度上改善低剪力墙的受力性能。但是,目前针对SRC低矮剪力墙的抗剪承载力计算方法仍缺乏具有明确意义的力学模型,本文通过对SRC低矮剪力墙破坏模式及受力特性的分析,提出了适用于计算SRC低矮剪力墙抗剪承载力的软化薄膜元“理论模型”,然后编写了适用于本文软化薄膜元理论模型的计算流程,通过matlab程序计算得到SRC低矮剪力墙横截面剪应力-剪应变关系,进而计算得到剪力墙顶点处荷载-位移关系曲线,将计算结果和试验结果进行了对比,验证了本文理论模型的正确性。然后,对软化薄膜元模型进一步优化,考虑了反复荷载影响,将折减后的抗剪承载力与规范计算值和试验结果进行了对比,得到了和试验结果误差较小的计算结果,验证了本文提出的软化薄膜元理论模型计算SRC低矮剪力墙承载力的可行性。混凝土构件的剪切行为一直以来都是有限元数值模拟中的难点,而SRC低矮剪力墙即属于典型的剪压破坏。通过本文作者不断研究与尝试,发现应用Marc有限元平台中的分层壳单元对SRC低矮剪力墙进行建模,并采用Oral Buyukozturk弹塑性强化准则对混凝土进行分析,计算得到的荷载-位移角曲线和试验骨架曲线吻合良好,能够较好的模拟出SRC低矮剪力墙受力特性。然后进一步应用Marc有限元软件对SRC低矮剪力墙抗剪承载力影响因素进行数值模拟分析,得到了轴压比、混凝土强度、腹板配筋率及型钢布置位置等因素对抗剪承载力影响规律。
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