【摘要】：隨著城市建設(shè)的高度發(fā)展,高層建筑在我國有著飛速發(fā)展的需求。建筑功能和類型的不斷更新和變化,結(jié)構(gòu)設(shè)計的難度相對而言也在逐漸變大,二十世紀以來隨著建筑技術(shù)發(fā)展的日新月異,世界各地建筑物高度的不斷刷新,隨之而來的是各種高強以及高性能的混凝土的發(fā)展及投入使用。但是,高強混凝土自身存在的延性差、脆性破壞等缺點,使其使用受到限制。上世紀七十年代鋼板剪力墻作為一種新型的抗側(cè)力構(gòu)件因其抗側(cè)剛度大,承載力高以及耗能性能好等優(yōu)點開始被研究并應(yīng)用到大量的高層及超高層建筑中。但是在我國中西部高烈度地區(qū)(抗震設(shè)防烈度8度以上)的二三線城市,經(jīng)濟水平較低,鋼板剪力墻、型鋼剪力墻耗鋼量大,大量地使用會造成建筑成本過高。但設(shè)計人員為滿足我國設(shè)計規(guī)范對結(jié)構(gòu)位移角、位移比及軸壓比等指標往往將建筑布置較多的剪力墻或者將墻身尺寸設(shè)計過大,降低了建筑的經(jīng)濟性以及適用性,造成不必要的浪費。較大的墻身尺寸會造成剪力墻側(cè)移剛度較大,則自振周期越短,地震作用也會增大,易使剪力墻發(fā)生剪切變形為主的脆性破壞。面對高烈度地區(qū)對于中高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計提出較高的延性及耗能能力的要求,作者試圖通過在剪力墻內(nèi)設(shè)置鋼板帶的措施,探索適當?shù)呐滗撀始罢{(diào)整鋼板帶位置使得剪力墻的剛度可以調(diào)整,在地震作用下能夠?qū)ι砹芽p的開展起到有效地限制作用,提高剪力墻的耗能能力以及保證結(jié)構(gòu)具有更好的延性。這對于保證建筑經(jīng)濟性、適用性最大化的目的均具有重要的意義。本文主要采用試驗與分析相結(jié)合的研究方法,研究如下:為進行內(nèi)置鋼板帶-高強混凝土組合剪力墻滯回性能試驗的研究,本文作者設(shè)計了四片內(nèi)置鋼板帶—高強混凝土組合剪力墻(SPRCW-1~4)的試驗,試件縮尺比為1:4,試件的剪跨比設(shè)計均為1.8。保證四片剪力墻的試件尺寸、墻身暗柱的配筋率以及墻身的縱筋、水平筋配筋率等其他各項指標相同的條件下,調(diào)整墻身內(nèi)鋼板帶及鋼板帶位置兩項指標,通過試驗結(jié)果討論了在不同配鋼率和不相同鋼板帶位置下的內(nèi)置鋼板帶-高強混凝土中高組合剪力墻的抗震性能,并結(jié)合本團隊早期做過的高軸壓比下的帶角鋼暗支撐的型鋼剪力墻試件(HRCW-1)的抗震性能進行對比,主要工作及成果如下:(1)本試驗通過控制設(shè)計軸壓比為0.4,水平荷載采用低周反復(fù)加載的試驗方法,得到在墻身內(nèi)不同位置的鋼板帶及不同配鋼率條件下內(nèi)置鋼板帶—高強混凝土中高組合剪力墻的破壞形態(tài)和破壞機理;(2)鋼板帶的加入相對于普通的鋼筋混凝土剪力墻可以充分的發(fā)揮混凝土同鋼材兩種材料的優(yōu)勢,試驗試件將鋼板帶四周焊接抗剪栓釘同高強混凝土組合起來,保證了兩種材料能夠充分的共同作用,從而研究并分析了內(nèi)置鋼板帶-高強混凝土中高剪力墻試件的抗震性能的各項指標;(3)分析五個試件SPRCW-1~4、HRCW-1的變形情況,根據(jù)位移計的測量情況經(jīng)過計算分別得出了五個試件的彎曲變形、剪切變形以及總變形情況,并得出了彎曲變形、剪切變形在總變形中所占比例。(4)分析總結(jié)了五個試件中暗柱中縱筋、冷彎薄壁型鋼以及水平鋼筋的應(yīng)力應(yīng)變分布規(guī)律。并根據(jù)鋼板應(yīng)變花的測量數(shù)據(jù)結(jié)合第四強度理論計算分析了鋼板在各級位移循環(huán)下的折算應(yīng)力以及剪切變形的情況。(5)分析總結(jié)了五個試件的骨架曲線、延性,滯回曲線、強度衰減以及耗能能力等變化規(guī)律;并對比分析了SPRCW-1~4以及HRCW-1的在上述各方面的差異。(6)在試驗數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上根據(jù)虛功原理確立了內(nèi)置鋼板帶-高強混凝土中高剪力墻的初始彈性剛度的計算模型,并將計算結(jié)果同試驗結(jié)果進行對比,初步研究了內(nèi)置鋼板帶-高強混凝土組合剪力墻的初始彈性剛度;(7)在試驗數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上以懸臂深梁為基礎(chǔ),根據(jù)受力平衡原理確立了內(nèi)置鋼板帶-高強混凝土中高剪力墻的力學模型,并將計算結(jié)果同試驗結(jié)果進行對比,初步確定了內(nèi)置鋼板帶-高強混凝土中高剪力墻的抗彎承載能力計算公式;試驗結(jié)果表明,混凝土墻身能夠?qū)︿摪鍘峁┯行У貍?cè)向約束防止鋼板帶發(fā)生平面外屈曲,同時內(nèi)置鋼板帶加入可以有效地提高墻體的延性及耗能能力,表現(xiàn)出比普通高強混凝土剪力墻更優(yōu)異的抗震性能。同帶角鋼暗支撐的型鋼剪力墻相比,在一定配鋼率且鋼板位置靠近墻身兩側(cè)邊緣構(gòu)件的組合剪力墻具有更好的延性及耗能能力。本論文給出的試驗分析結(jié)果和建議可供工程設(shè)計參考。
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【學位授予單位】：重慶大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TU973.16;TU973.31

【參考文獻】

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本文編號：2353917