短肢剪力墙结构的弹塑性能研究

短肢剪力墙结构的弹塑性性能与其墙肢高厚比、混凝土等级、连梁跨高比、轴压比等参数有关。在短肢剪力墙结构的设计中应综合考虑这些参数的影响。本文分析了如何合理地选择这些参数,并且合理设计连梁,合理控制连梁的正截面受弯承载能力,保证连梁的屈服先于墙肢的屈服,从而达到取得较好弹塑性性能的结构体系。     

短肢剪力墙的弹塑性性能拟试验研究

基于一试验模型,采用等代框架的有限元方法,应用带刚域的弹塑性杆单元来模拟短肢剪力墙的连梁进行模拟试验研究,对比分析计算结果与试验结果。对轴压比、墙肢高厚比、连梁跨高比等参数不同的短肢剪力墙进行了弹塑性分析,研究了这些参数对短肢剪力墙弹塑性性能的影响。结果表明,在墙肢截面和配筋率一定时,随着轴压比的增加,短肢剪力墙的承载能力提高,位移增大;而在墙肢高度不变时,随着墙肢高厚比的增加,短肢墙的承载力降低,位移结果离散;在连梁跨度不变情况下,随着跨度增加,短肢剪力墙承载力降低,延性增大。因此在设计中,通过合理选择这些参数,可以使短肢剪力墙具有较高的承载力和良好的延性。     

短肢剪力墙结构的弹塑性能研究

短肢剪力墙结构的弹塑性性能与其墙肢高厚比、混凝土等级、连梁跨高比、轴压比等参数有关。在短肢剪力墙结构的设计中应综合考虑这些参数的影响。本文分析了如何合理地选择这些参数，并且合理设计连梁，合理控制连梁的正截面受弯承载能力，保证连梁的屈服先于墙肢的屈服，从而达到取得较好弹塑性性能的结构体系。     

双钢板内填混凝土T形短肢剪力墙框架结构 抗震性能研究

为了研究双钢板内填混凝土T形短肢剪力墙框架结构在水平往复荷载作用下的抗震性能,设计了19个短肢剪力墙框架试件,应用ABAQUS有限元分析软件建立了分析模型,对试件施加竖向荷载和水平往复荷载。分析了钢板厚度、墙肢肢厚比和墙肢连梁刚度比等参数对试件抗震性能的影响。结果表明:提高钢板的厚度可有效提高试件的抗震性能和延性;控制肢厚比为6～7时可有效提高试件的承载能力和抗震性能,继续增大之后影响不大;控制结构墙肢连梁刚度比为10～15时可以有效提高试件极限荷载和延性,继续增大刚度比之后,试件的极限荷载和延性均下降。     

钢筋混凝土短肢剪力墙抗震性能试验研究

采用1∶2缩尺模型,设计了6个T形短肢剪力墙试件和6个L形短肢剪力墙试件,以及2个T形普通剪力墙试件。通过低周反复加载试验,研究钢筋混凝土短肢剪力墙构件的抗震性能,并与普通剪力墙进行对比。观测了短肢剪力墙受力-变形-损伤-裂缝-屈服-破坏的全过程;分析了短肢剪力墙的破坏特征、滞回曲线、骨架曲线、刚度退化曲线、位移延性及截面变形规律等。研究表明：T形和L形短肢剪力墙试件在水平荷载作用下,强度和刚度退化曲线呈明显的非对称特点;在开裂之后刚度退化较快;在退化过程中刚度退化速度减缓不明显,后期的刚度退化也不趋于稳定; 大偏心破坏范围内,增大轴压比可以提高试件的承载力;延性并不随轴压比一致变化,控制轴压比试件延性才能发挥到最好,减小剪跨比可增大试件延性;翼缘侧受压时的顶点位移比腹板侧受压时的要小;剪力滞后现象比较显著;破坏的主要形式为弯剪破坏;截面积相同时,T形截面比L形截面短肢剪力墙试件的承载力大,抗震性能优良;高厚比为6.5的T形短肢剪力墙试件相比其它高厚比的短肢剪力墙试件综合性能更佳。     

基于ANSYS的型钢混凝土T形短肢剪力墙的数值分析

利用ANSYS软件对型钢混凝土T形短肢剪力墙采用实体建模的方法进行了数值模拟分析,考虑了混凝土强度等级、墙肢截面高厚比、轴压比对型钢混凝土T形短肢剪力墙受力性能的影响,建立了三组共13个有限元模型试件,对结构在单调水平荷载作用下的延性和承载力进行了比较,得出的结论对型钢混凝土T形截面短肢剪力墙的理论研究和工程应用具有重要的参考价值。     

短肢剪力墙抗震性能试验

为了研究短肢剪力墙的抗震性能,对6个1/2比例的T形短肢剪力墙试件进行了低周反复荷载作用下的试验研究,分析了短肢剪力墙的承载力、延性、滞回特性、耗能能力及破坏机制等抗震性能。结果表明:短肢剪力墙试件以弯剪破坏为主,截面高厚比较大试件的腹板中部易发生剪切破坏;腹板底部是试件最薄弱部位,加暗支撑可明显增加试件的延性和极限承载力;随着试件轴压比的提高,试件延性降低,极限承载力增加。     

基于ANSYS的带暗柱短肢剪力墙体系的弹塑性分析

运用ANSYS有限元原理对带暗柱短肢剪力墙结构进行了弹塑性分析。并分析了影响短肢剪力墙受力的各种因素：墙肢肢厚比、混凝土强度等级、连梁跨高比、轴压比等对短肢剪力墙承载能力和变形能力的影响。分析结果表明不同的因素对短肢剪力墙结构会产生不同程度的影响。短肢剪力墙截面肢厚比在6.5左右时,承载能力和变形能力较高。     

双肢短肢剪力墙的弹塑性分析

应用带刚域的弹塑性杆单元来模拟短肢剪力墙的连梁和墙肢,并考虑剪切变形影响,分析了水平侧向荷载作用下双肢短肢剪力墙的弹塑性过程,并研究了肢强系数、整体性系数、翼缘宽度和连梁配筋率等参数其塑性性能的影响。结果表明,水平侧向荷载作用下,短肢剪力墙的连梁先于墙肢屈服,所有的连梁都屈服后,剪力墙还有较大的承载能力和变形能力。最后,底层墙肢随着荷载的增加达到屈服极限,结构丧失承载能力;在墙肢截面和配筋率一定时,随着肢强系数的增加、整体性系数的减小和连梁配筋率的降低,短肢剪力墙的承载能力降低,延性增加;而随着墙肢翼缘宽度的增加,短肢墙的承载力和延性都增加。因此在设计中,通过合理选择这些参数,可以使短肢剪力墙具有较高的承载力和良好的延性。     

双钢板内填混凝土短肢组合剪力墙抗震性能试验研究

为了研究双钢板内填混凝土短肢组合剪力墙的抗震性能,进行了2层半单跨1/3缩尺试件的低周反复加载试验,分析了试件在循环荷载作用下的破坏机理、滞回性能、延性、刚度退化规律以及耗能能力。试验结果表明:双钢板内填混凝土短肢组合剪力墙滞回曲线饱满,耗能能力强,延性好,水平刚度较大;循环荷载作用下,连梁腹板首先屈服进入塑形,接着连梁两端翼缘、柱脚和剪力墙底部进入塑性;第2层连梁两端翼缘拉断,导致试件失效;剪力墙的线刚度远高于连梁的线刚度,水平荷载作用下连梁两端弯矩大,为结构的薄弱部位;为避免剪力墙自由边底部与梁连接部位发生破坏,在自由边处应设置边柱加强;试件达到峰值荷载时,顶点位移角为1/50;双钢板内填混凝土短肢剪力墙试件底层变形比2层小,耗能相对2层少;弹性范围内同一水平荷载作用下,连梁腹板的剪应变最大,边柱柱脚的正应变较大,剪力墙钢板的剪应变较小。ABAQUS 有限元分析结果与试验结果吻合较好。     

T形短肢剪力墙的延性分析

基于有限元原理分析了混凝土强度等级、轴压比、翼缘宽度和墙肢截面配筋率对T形短肢剪力墙构件延性性能的影响。结果表明:翼缘可以大大改善T形短肢剪力墙的延性性能,增加短肢剪力墙在地震作用下的耗能能力,在设计和墙体的侧移计算中应考虑翼缘的参与作用,翼缘的宽度可取大于8倍翼缘的厚度;随着轴压比的增加,结构的延性性能降低;在混凝土强度等级为C30～C40和配筋率为0.012～0.016时,结构的位移延性相对较好。故在工程设计中,应合理选择这些参数,使短肢剪力墙具有良好的延性,增强结构的抗震能力。     

高轴压比下钢管高强混凝土组合剪力墙抗震性能试验研究

通过在约束边缘构件位置和截面中部设置多根钢管,形成了一组不同钢管布置形式的钢管高强混凝土组合剪力墙。通过对8片剪跨比为2.08的剪力墙试件在高轴压比（0.40~0.62）下的低周往复加载试验,研究其破坏形态、承载力、变形能力、滞回性能等。试验结果表明：试件的破坏形态为压弯作用下的受弯破坏,墙体根部混凝土压溃范围为整个试件宽度和300~400mm高度,钢管与混凝土之间没有出现明显的黏结滑移;在峰值荷载前,试件的截面应变分布基本符合平截面假定;与钢筋混凝土剪力墙相比,设置钢管后在轴向压力最大增加19%的情况下,受弯承载力提高了21%~43%,试件的屈服位移角达到1/300,峰值荷载时位移角不低于1/100,极限位移角达到1/75,个别试件接近1/40,变形能力提高了约30%,试件的滞回性能明显改善,表明所设计的钢管高强混凝土剪力墙具有良好的抗震性能和抗倒塌能力。     

型钢高强混凝土短肢剪力墙节点抗裂承载力研究

为了研究型钢高强混凝土短肢剪力墙节点的抗裂能力,以配钢形式、轴压比和梁结构类型为变化参数设计了4个型钢高强混凝土短肢剪力墙节点试件和1个高强混凝土短肢剪力墙节点试件进行低周反复荷载试验,观察试件的受力破坏全过程,并获取其开裂荷载。结果表明:节点破坏先后经历初裂、通裂、极限和破坏4个阶段,开裂荷载约为极限荷载的30%～40%,配钢形式对节点抗裂承载力的影响较明显,增大轴压比对节点抗裂承载力有所提高。在试验基础上提出节点抗裂承载力计算公式,计算值与试验值吻合较好。     

钢管高强混凝土剪力墙受剪性能试验研究

为研究钢管高强混凝土剪力墙的受剪性能,设计制作了两批共32个小剪跨比（λ为0.3、0.56、0.8）钢管高强混凝土剪力墙试件并进行单向静力加载试验,分析了剪跨比、管外混凝土强度、轴压比、截面类型、水平分布筋配筋率和竖向分布筋配筋率对各试件受剪承载力、变形能力及其对试件破坏形态的影响。试验结果表明：钢管高强混凝土剪力墙作为组合构件,通过钢管外的抗剪环筋传递界面剪力,能够很好地协同受力,且具有初始刚度大、承载能力高的特点;剪跨比为0.56、0.80的试件,其破坏始于管外混凝土的斜压破坏;剪跨比为0.30的试件,其破坏形态为管外混凝土斜裂缝发展、贯通,墙体受压侧底部水平分布筋处混凝土错动、脱落,具有直剪破坏的特征;各试件破坏时均具有一定的变形能力。基于对试验结果的统计分析,提出了钢管高强混凝土剪力墙的受剪承载力计算式,计算值与试验值吻合良好,可为工程设计提供参考。     

高强混凝土剪力墙屈服位移计算方法

考虑高强混凝土受压强度高等特点,在高强混凝土剪力墙截面刚达到屈服状态时,假定截面受压区混凝土压应力为线性分布,基于平截面假定,用弯矩曲率分析法得到了剪力墙截面屈服曲率公式。采用屈服曲率公式,对影响高强混凝土剪力墙屈服曲率的参数进行了分析。结果表明,除轴压比外,纵向受力钢筋屈服应变对屈服曲率影响最大;在轴压比较大时,剪力墙截面两端翼墙的影响也较大。通过对计算结果的回归分析,提出了考虑轴压比、纵向受力钢筋屈服应变和剪力墙截面两端翼墙面积影响的屈服曲率计算公式。提出了高强混凝土剪力墙顶点屈服位移的计算公式,公式的计算值与12个高强混凝土高悬臂墙顶点屈服位移的试验值比较吻合。简化公式也适用于普通混凝土剪力墙的屈服位移计算。     

钢筋混凝土框架柱增设剪力墙加固抗震性能分析

为了研究轴压比、剪力墙厚度及长度对增设剪力墙加固的钢筋混凝土框架柱在单调荷载作用下抗震性能的影响,在考虑加固柱的二次受力特性的前提下,采用数值模拟的方法分析加固柱的P-△曲线和刚度退化曲线.结果表明：随着轴压比的增大,加固柱抗侧承载力增加,刚度、延性降低;剪力墙厚度及长度的增大使加固柱的承载力得到了提高,但高轴压比下,通过增加剪力墙厚度及长度加固钢筋混凝土框架柱会使加固后柱的延性降低,刚度退化程度加大.     

多连梁剪力墙抗震性能研究

针对剪力墙结构设计中容易出现连梁剪压比不足的问题,提出多连梁的设计理念,通过设置多个连梁代替传统单连梁的方式,可以有效增大连梁的抗剪面积与跨高比,明显改善结构的抗震性能。确定多连梁截面尺寸的基本原则是结构的侧向刚度与单连梁保持不变。对剪力墙结构在多遇地震作用下进行了详细分析,全面比较了多连梁与单连梁对结构动力特性、层间位移角、侧向刚度和构件内力的影响以及对改善连梁剪压比的作用。对剪力墙结构进行了在罕遇地震作用下的弹塑性时程分析,研究了多连梁剪力墙结构对最大层间位移角、塑性铰分布、抗剪承载力及结构非线性耗能能力的改善效果;采用非线性有限元法对连梁在往复地震作用下的抗震性能进行了研究。结果表明:由于多连梁跨高比大,其破坏形态从剪切破坏转化为弯曲破坏,构件的延性显著增大。     

高轴压比钢骨混凝土剪力墙抗震性能试验研究

为研究高轴压比钢骨混凝土剪力墙的抗震性能,完成了6片剪跨比为2.43、轴压比试验值为0.33~0.35的钢筋、钢骨和钢管混凝土剪力墙试件的往复水平力加载试验。试验表明:试件的纵筋和钢骨(钢管)受压屈服先于受拉屈服。试件的破坏形态为底部混凝土压碎剥落,约束边缘构件内的纵筋和钢骨(钢管)压曲,试件丧失竖向承载力。钢骨和钢管提高了试件的正截面承载力,且随位移增大试件能稳定地保持最大承载力。配置工字钢、槽钢和方钢管的试件的极限位移角为1/73~1/59,与钢筋混凝土试件基本相同;配置圆钢管的试件的极限位移角达1/44,墙端约束边缘构件配置圆钢管对提高高轴压比剪力墙的变形能力有显著作用。根据试验结果,提出了高轴压比钢骨混凝土剪力墙屈服、承载力极限状态和变形极限状态的截面应变、应力分布,建立了正截面承载力的计算式和顶点水平位移计算式,计算结果与试验结果符合较好。