高强混凝土—型钢组合剪力墙抗震性能非线性有限元分析

目的在低周反复荷载试验的基础上,对高强混凝土—型钢组合剪力墙的承载力和变形能力进行有限元分析,模拟分析混凝土强度等级、轴压比和配筋率等因素对高强混凝土剪力墙承载力的影响.方法将剪力墙各部件用有限元相关单元模型和本构关系进行模拟,建立合理的有限元模型,并对其进行非线性有限元分析.结果带有钢框架及带有斜向支撑钢框架剪力墙的抗震性能要好于普通的钢筋混凝土剪力墙,有限元分析结果与试验结果吻合较好,有限元分析可以作为低周反复荷载试验的有效补充.结论有限元模型可模拟实际剪力墙的受力性能,混凝土强度等级、轴压比、边柱纵筋配筋率等六个因素对高强混凝土剪力墙的极限荷载影响较大,对于开裂荷载,轴压比对其影响较大,对这些参数进行合理的调整可以提高剪力墙的抗震性能.     

基于OpenSees的钢筋混凝土剪力墙数值分析

有限元数值模拟是研究钢筋混凝土剪力墙抗震性能的一种有效手段,不同数值分析模型的选取对钢筋混凝土剪力墙抗震性能的研究有较大的影响。文章通过OpenSees软件分别采用基于塑性铰单元的纤维模型和基于位移的纤维单元对不同轴压比下钢筋混凝土剪力墙建立了数值分析模型,分析材料的本构模型,阐述不同轴压比的钢筋混凝土剪力墙低周反复荷载试验,并将数值模拟结果与试验结果进行对比分析。结果表明:钢筋混凝土剪力墙由弯曲变形控制、滞回环比较饱满、耗能情况比较好、具有较好的抗震性能,同时随着轴压比的增大,试件的屈服荷载和极限荷载都有显著增加,延性系数有所降低;采用基于塑性铰单元的纤维模型在合理确定塑性区段范围的基础上能够更好的模拟以受弯为主的钢筋混凝土剪力墙的抗震性能;基于塑性铰单元模拟得到的屈服荷载值、极限荷载值以及延性系数与试验结果的误差都控制在10%之内,而基于位移的纤维单元模拟得到的屈服荷载值误差都超过20%、极限荷载值误差在10%之内。     

现浇剪力墙的性能研究

为研究现浇剪力墙在不同轴压比下的受力性能,用有限元软件ANSYS对现浇剪力墙体进行了模拟分析。通过模拟,分别获得现浇剪力墙在不同轴压比作用下改变侧面荷载值的荷载-位移曲线,然后将模拟结果与尺寸和配筋率相同的试验结果进行对比。将模拟结果与实验结果对比表明:开裂荷载、屈服荷载和极限荷载都随着轴压比的增大而增大。     

近海大气环境下低矮RC剪力墙抗震性能试验

为了解近海大气环境下低矮RC剪力墙的抗震性能,采用人工气候实验室对6片剪跨比1.0的低矮RC剪力墙试件进行模拟近海大气环境腐蚀试验,进而对其进行拟静力试验,得到不同轴压比和不同锈胀裂缝宽度下腐蚀试件的滞回曲线,绘制出各个试件的骨架曲线,分析轴压比和锈胀裂缝宽度对腐蚀试件强度、刚度、延性、耗能能力等抗震性能指标的影响.结果表明:随轴压比增加,腐蚀试件的承载力和刚度不断提高,而延性和变形恢复能力却降低,表明在近海大气环境下对低矮RC剪力墙进行抗震设计时需要严格控制其轴压比;随锈胀裂缝宽度的增加,试件的开裂荷载和峰值荷载不断降低,刚度、延性和耗能能力均变差,当遭受腐蚀较为严重时,脆性破坏更为显著,说明在近海大气环境下低矮RC剪力墙内部钢筋锈蚀越来越严重,抗震性能越来越差.     

不同轴压比钢管混凝土边缘约束叠合剪力墙的抗震性能

对1片现浇剪力墙和轴压比不同的3片新型钢管混凝土边缘约束叠合剪力墙进行拟静力试验,研究其在往复水平荷载作用下的试验现象、破坏形式和抗震性能,提出钢管混凝土边缘约束叠合剪力墙屈服承载力的计算方法;采用XTRACT有限元分析软件对新型剪力墙峰值承载力进行算例验证,二者结果吻合较好。研究表明：钢管混凝土边缘约束叠合剪力墙的水平承载力和耗能能力较现浇混凝土剪力墙有所提高;其承载力随着轴压比的增大而增大;实验范围内的轴压比对其耗能能力的影响较小。     

高强钢筋高强混凝土短肢剪力墙地震损伤性能与损伤模型研究

通过6片高强钢筋高强混凝土短肢剪力墙进行低周往复荷载试验,对不同轴压比、高厚比和配箍率的高强钢筋高强混凝土短肢剪力墙的破坏形态、滞回性能等方面进行分析,研究其破坏机理和抗震性能.依据试件各阶段破坏规律,分析对比既有地震损伤模型,提出了适用于高强钢筋高强混凝土短肢剪力墙的双参数地震损伤模型.分析实验结果证明:剪跨比和轴压...     

波形钢板混凝土组合剪力墙轴压比影响研究

为研究轴压比对波形钢板混凝土组合剪力墙的影响。利用ABAQUS有限元软件对不同轴压比的竖向、水平钢板混凝土组合剪力墙进行非线性分析,以考察轴压比对波形钢板混凝土组合剪力墙的滞回性能、变形能力、抗侧承载力、抗侧刚度以及耗能能力的影响,并对其分析结果进行了试验验证。有限元分析结果表明：当轴压比在0.15~0.45范围内且逐步增大时,竖向波形钢板混凝土组合剪力墙的承载能力和耗能能力随之增强,其延性和变形能力反之减弱,当轴压比超过0.6时,剪力墙的抗震性能表现较差;当轴压比在0.15~0.3范围内且逐步增大时,水平波形钢板混凝土组合剪力墙的承载能力随之增强,其延性和变形能力反之减弱,但对耗能能力影响不显著,当轴压比超过0.45时,剪力墙的抗震性能表现较差,当轴压比超过0.6时,其极限状态下的位移角低于位移角限值要求;轴压比在0.15~0.3范围内,且竖向、水平波形钢板混凝土组合剪力墙的轴压比相同时,前者表现出更好的抗震性能。为了确保有限元分析结果的可靠性,后续对两个剪力墙试件进行了拟静力试验,试验结果表明：有限元分析结果与试验结果吻合度较高,因此有限元分析所得结果,可为后续实际工程提供参考。     

带翼缘开洞剪力墙抗震性能

为探究翼缘形状、开洞尺寸、轴压比、剪跨比等参数对带翼缘开洞剪力墙抗震性能的影响,通过带翼缘不规则开洞剪力墙拟静力试验,采用ABAQUS软件建立剪力墙精细化有限元模型,并校验模型的准确性.模拟所得的荷载-位移曲线与试验曲线吻合良好,较好地模拟了带翼缘开洞剪力墙破坏的过程.在成功验证模型的基础上,首先通过改变开洞尺寸,考虑有无附加纵筋,分析开洞率对开洞带翼缘剪力墙抗震性能的影响,得到表征开洞率对带翼缘开洞剪力墙极限承载力影响规律的数学表达式;其次通过改变翼缘形状,分析矩形、带翼缘、T形、带端柱、L形开洞剪力墙的抗震性能;最后建立不同轴压比和剪跨比的带翼缘开洞剪力墙模型.分析发现,随轴压比的增大或剪跨比的减小,洞口对剪力墙极限承载力的劣化影响逐渐增大.在低剪跨比且高轴压比的条件下,翼缘对开洞剪力墙极限承载力的强化作用更为明显.     

短肢剪力墙结构扭转效应有限元分析

利用ANSYS有限元分析软件,建立三层短肢剪力墙空间结构有限元模型,通过改变控制参数和受力条件,研究轴压比、荷载偏心距和节点区箍筋配筋率对短肢剪力墙结构抗扭承载能力的影响,并将计算结果与一个结构模型试验结果进行对比。计算结果表明:当轴压比小于等于0.5时,短肢剪力墙结构抗扭承载能力随轴压比增加而增大,当轴压比超过0.5以后,结构抗扭承载能力随轴压比增加而降低;荷载偏心距增大,扭转效应加强,结构承载能力降低,扭矩增加加速了连梁端部受拉破坏,外边缘结构的连梁端部受到弯剪扭复合作用,是结构抗震的薄弱位置,建议加强配筋;适当增加节点区水平箍筋配筋率能有效提高结构抗扭承载能力。     

预应力混凝土扁梁框架内节点的三维有限元模拟分析

为了分析轴压比对预应力混凝土扁梁框架内节点抗震性能的影响,运用ANSYS软件,模拟了单调荷载作用下预应力混凝土扁梁框架内节点的荷载-位移曲线,并与相应的试验结果进行比较分析。在有限元模拟试验的扁梁框架内节点的基础上,用ANSYS软件模拟了未做过试验的不同轴压比下的扁梁框架内节点荷载-位移曲线,模拟结果表明,轴压比的增大在一定程度上可以提高试件的承载力,但是太大的轴压比则会使试件的延性不足,反而会对抗震不利。     

预制混凝土双板内浇自密实混凝土剪力墙抗震性能

进行了5片预制混凝土双板内浇自密实混凝土剪力墙的抗震性能试验.分析不同轴压比、暗柱及保温层设置情况下,预制双板内浇自密实混凝土剪力墙受力机理,以及裂缝分布、破坏形态、耗能能力、刚度退化趋势.试验结果表明:预制双板内浇自密实混凝土剪力墙具有良好抗震性能,墙体内部桁架钢筋充分保证了预制混凝土双板与现浇自密实混凝土层整体协同工作,增大轴压比和设置暗柱均有利于改善墙体的抗震性能,墙体内设保温层不影响预制双板内浇自密实混凝土剪力墙承载能力.     

不同轴压比钢筋混凝土核心筒抗震性能

为了进一步研究钢筋混凝土核心筒体的抗震性能和影响因素,在国内外试验研究的基础上对2个较大比例、大高宽比的钢筋混凝土核心筒试件进行了水平低周反复荷载试验,重点研究了不同轴压比下核心筒的破坏机理、承载能力、耗能能力、延性、剪力滞后等方面的抗震性能.研究发现,核心筒试件最后均为底部发生整体弯曲破坏,随着轴压比值从0.2增加到0.5,核心筒试件的刚度和承载能力有明显提高,但同时延性性能显著下降.分析表明:轴压比对钢筋混凝土核心筒的抗震性能有较大影响.     

不同开洞位置对短肢剪力墙抗震性能影响分析

建筑物在日常使用过程中,常在短肢剪力墙墙肢上开设布置管道的孔洞。为了研究后期开设孔洞的位置对短肢剪力墙受力性能的影响,建立6个在墙肢上开设孔洞大小相同而孔洞位置不同的短肢剪力墙有限元分析模型;研究在低周反复荷载作用下,孔洞位置对构件滞回特性、承载力、延性、耗能能力等抗震性能的影响;通过在不同轴压比下改变孔洞位置,讨论不同轴压比下后期开设孔洞的位置对短肢剪力墙受力性能的影响。结果表明:墙肢开设孔洞位置不同对短肢剪力墙的承载能力和抗震性能有显著影响,在相同轴压比下,开设孔洞位置越靠近短肢剪力墙底部,对结构受力性能影响越大,并且轴压比越大,影响越明显。     

火灾后双钢板-混凝土组合剪力墙抗震性能有限元分析

为探究火灾后双钢板-混凝土组合剪力墙抗震性能，建立并验证了温度场模型与力学模型。基于相同建模方法，对剪力墙建立了足尺的火灾前后模型，分析不同参数对剪力墙抗震性能影响。结果表明：（1）对于未受火墙体，增大轴压比和剪跨比能够提高墙体的抗弯承载力和变形能力。增大墙体配筋率可以提高抗弯承载力，但对变形能力影响不大。（2）随着火灾时间的加长，墙体在火灾后的初始刚度和抗剪承载力越低。当轴压比越大时，火灾时间的影响越显著。（3）高厚比和轴压比较大的墙体在长时间火灾后，其破坏模式将转变为墙体整体迅速朝着受火侧失稳，抗震性能急剧退化。（4）对于弯曲破坏的墙体，火灾增大了墙体的变形能力，对于压弯破坏的墙体，火灾引起的墙体整体失稳将削弱墙体的变形能力。     

不同轴压比下装配式再生混凝土剪力墙的滞回性能

为研究不同轴压比对装配式再生混凝土剪力墙滞回性能的影响,本文应用有限元软件对该种剪力墙进行了拟静力仿真模拟实验和系统性的分析。研究结果表明:轴压比越大,剪力墙的水平承载力越大,但是耗能能力和延性有所下降,轴压比每增加0.1,屈服荷载提高13.2%、峰值荷载提高15.3%,延性系数下降10%;剪力墙在破坏阶段前,轴压比越小,剪力墙的初始刚度越小,刚度退化速度也越快;在实际工程中设计装配式再生混凝土剪力墙结构时,轴压比不宜超过0.4,尽量选用轻型楼盖以降低组合剪力墙的轴压比,可将该结构应用于小高层建筑中。     

半装配式再生混凝土低矮剪力墙抗震性能试验

为研究半装配式单排配筋混凝土剪力墙结构的抗震性能以及再生混凝土在预制剪力墙中的应用效果,设计了4个不同轴压比下工字形半装配式单排配筋普通混凝土和再生混凝土剪力墙试件,试件由底部带预留孔的上层预制剪力墙、带墩头竖向分布钢筋的基础梁、二者之间的坐浆层以及纵横墙交接处的现浇暗柱组成,基础梁顶部伸出的单排竖向墩头钢筋伸入上层预制墙体底部的预留孔中,采用灌浆锚固的方法连接,并进行了低周反复荷载试验,分析了各个试件的破坏特征、承载力、刚度以及耗能等.结果表明:在水平荷载作用下,预制剪力墙与基础梁之间的连接部位出现水平通缝并产生较小滑移,墙身分布着X形交叉斜裂缝;随着轴压比的增大,试件的承载力提高,但延性较差;再生混凝土试件的破坏形态和受力性能与普通混凝土试件相近,再生混凝土可用于工厂预制的结构构件中;半装配式单排配筋混凝土剪力墙构造简单、施工方便,且抗震性能良好,可用于低多层剪力墙结构中.     

黏土砖再生粗骨料混凝土短肢抗震墙的试验研究

为了研究黏土砖再生粗骨料混凝土短肢抗震墙的受力和变形性能,设计了2个黏土砖再生粗骨料混凝土短肢墙试件和1个普通钢筋混凝土短肢墙对比试件,试件的尺寸、配筋和轴压比等参数均相同。采用低周反复的加载方式,测试了各试件的受力与变形性能,并对试件的承载力、刚度、延性、耗能能力和破坏形态进行了对比分析。研究结果表明:在相同的配筋和轴压比下,黏土砖再生粗骨料混凝土短肢抗震墙试件比普通混凝土短肢抗震墙试件的承载力有所降低,延性和耗能能力也有所降低,但降低幅度较小;黏土砖再生粗骨料混凝土短肢抗震墙的承载力和变形性能均能满足结构的抗震要求。