钢管混凝土剪力墙-板高层结构振动台试验研究

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混凝土板-抗震墙结构以平板楼盖体系替代梁板楼盖体系,符合装配整体式施工的要求,适应当前我国建筑工业化的发展。但该结构体系的不足之处在于无梁楼盖受力复杂,取消连梁后连肢墙成为单片墙,在罕遇地震作用下仅由剪力墙塑性变形耗能,结构抗震延性降低。钢管混凝土剪力墙的优势在于抗侧、抗扭刚度大,抗震延性能力高,以其取代普通剪力墙或可解决传统板-墙结构抗震延性不足的问题。为研究新型的钢管混凝土剪力墙-板高层结构体系的抗震性能,本文设计制作典型的1:8缩尺模型,进行了7度多遇、7度设防、7度罕遇和8度罕遇4种地震强度水平的模拟地震振动台试验,得到模型结构在不同水准地震作用下的结构损伤、动力特性和加速度反应、位移反应、地震惯性力等宏观地震反应,并由相似关系得到原型结构相应的地震反应。在振动台试验的基础上,分别建立对应原型结构及采用传统板-墙结构的有限元计算模型,进行非线性时程分析和Pushover分析,直观对比新旧两种板-墙结构。试验结果表明:整体结构在多遇地震作用下表现出较大的抗震刚度,在罕遇、极罕遇地震作用下弹塑性发展充分,表现出良好的抗震延性,最大弹性、弹塑性层间位移角小于规范限值;总体上,钢管混凝土剪力墙-板高层结构满足抗震规范“小震不坏、中震可修、大震不倒”的抗震设防标准;钢管混凝土剪力墙构件在极罕遇地震作用下未发现破坏,其良好的抗震性能和抗震延性能力有效解决了传统板-墙结构在取消连梁后抗震延性不足的问题;地震损伤与破坏集中于板-墙连接节点,其裂缝的累积发展导致结构刚度下降,板-墙连接节点是整体结构的抗震薄弱环节,建议对其采用加固构造改善节点内力分布、提高节点承载力。数值模拟分析结果表明:对应试验原型结构的有限元计算模型能有效地反映原型结构的结构特征与动力特性,分析结果具有代表性和参考价值;相对传统板-墙结构,新型的钢管混凝土剪力墙-板高层结构在地震作用下刚度退化更慢,极限承载力更高,延性能力良好,具有更好的抗震性能。
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