【摘要】：傳統(tǒng)鋼筋混凝土剪力墻因具有抗側(cè)剛度大、水平承載力高等優(yōu)點被廣泛應(yīng)用于高層建筑中。剪力墻結(jié)構(gòu)在強震作用下往往發(fā)生嚴(yán)重破壞,嚴(yán)重影響了建筑在震后的使用功能,且結(jié)構(gòu)在震后的永久殘余變形很大,后期難以加固,有的甚至需要推倒重建,造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失和資源浪費。已有學(xué)者提出的自復(fù)位鋼筋混凝土剪力墻在地震作用下?lián)p傷較小且具有自復(fù)位能力,但因具有水平承載力低、耗能性能差和不具備多重抗震防線等缺點而限制了這類剪力墻的發(fā)展和應(yīng)用。因此有必要研制出一種具有多重抗震防線、承載力和抗側(cè)剛度與傳統(tǒng)鋼筋混凝土剪力墻相當(dāng)、耗能性能和自復(fù)位性能好的自復(fù)位鋼筋混凝土剪力墻。本文提出一種內(nèi)藏鋼板支撐預(yù)應(yīng)力自復(fù)位鋼筋混凝土剪力墻體系,組成部分包括鋼筋混凝土端柱、底部兩側(cè)設(shè)置水平短縫無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力自復(fù)位剪力墻體、兩側(cè)鋼筋混凝土空心墻體、空心墻體內(nèi)藏X型鋼板支撐等構(gòu)件。為系統(tǒng)的研究內(nèi)藏鋼板支撐預(yù)應(yīng)力自復(fù)位鋼筋混凝土剪力墻體系的抗震性能,本文采取試驗與有限元數(shù)值模擬相結(jié)合的方法。主要研究內(nèi)容和結(jié)果如下:(1)設(shè)計制作一片內(nèi)藏鋼板支撐預(yù)應(yīng)力自復(fù)位剪力墻試件,對其進(jìn)行低周往復(fù)加載抗震試驗,得到試件的破壞形態(tài)、承載力、滯回特性、剛度退化、耗能性能和殘余變形等特征。試件的破壞集中在鋼筋混凝土端柱,中部剪力墻基本沒有損傷,墻肢開縫部位在往復(fù)加載過程中不斷張開與閉合。試件具有較高的承載力和抗側(cè)剛度。滯回曲線較傳統(tǒng)自復(fù)位剪力墻的“旗幟型”更飽滿,耗能性能得到了改善。滯回曲線具有明顯的捏攏現(xiàn)象,殘余變形較小,最大殘余位移角為0.42%,表明體系具有自復(fù)位特性。鋼筋混凝土端柱和鋼板支撐的有機組合可以提高水平和豎向承載力,同時鋼筋混凝土端柱和鋼板支撐組成的耗能框架使得體系具有多道抗震防線。(2)基于試驗結(jié)果,基于ABAQUS軟件對試驗試件進(jìn)行有限元模擬。模擬得到的荷載-位移曲線和無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋的應(yīng)力隨加載位移的變化均與試驗結(jié)果吻合較好,證明了有限元建模方法和選擇的參數(shù)是可靠的。(3)在驗證了有限元模型的準(zhǔn)確性基礎(chǔ)上,改變軸壓比、無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力鋼絞線的面積、無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋初始應(yīng)力大小和鋼板支撐截面尺寸和屈服強度等參數(shù)對試件進(jìn)行補充分析。增加軸壓比會提高試件的承載力和剛度;在預(yù)應(yīng)力筋初始預(yù)拉力相同時改變預(yù)應(yīng)力筋面積對承載力和剛度基本沒有影響;提高預(yù)應(yīng)力筋初始預(yù)應(yīng)力試件的剛度和承載力均會提高;增加鋼板支撐的截面尺寸和屈服強度試件的承載力會增大,同時可以增加體系的耗能。
【圖文】：

4 個與臺座能通過錨桿連接的孔位，孔徑為 50mm，同時在預(yù)應(yīng)力筋端部錨固位設(shè)置凹槽。綁扎好鋼筋籠之后支模固定，插入端柱縱筋及中部墻肢縱筋，在應(yīng)力筋位置處安裝 PVC 管。澆筑基座混凝土并養(yǎng)護(hù)。2. 端柱和墻身端柱和墻身混凝土分開澆筑。將端柱箍筋綁扎好后，在縱筋底部粘貼鋼筋變片，埋置預(yù)埋件后支模，澆筑 C30 自密實混凝土。墻身的制作過程類似端柱綁扎好鋼筋之后在部分縱筋和水平筋處粘貼鋼筋應(yīng)變片，插入鋼板支撐，支模筑 C30 自密實混凝土。3. 加載梁加載梁截面尺寸為 250mmx350mm，綁扎鋼筋支模后澆筑混凝土即可，，在應(yīng)力筋頂部錨固位置設(shè)置凹槽。4. 預(yù)應(yīng)力張拉待混凝土達(dá)到齡期后，在鋼絞線頂部安裝力傳感器，兩端安裝夾片式錨具利用前卡式千斤頂張拉預(yù)應(yīng)力筋應(yīng)力至設(shè)計值并錨固，張拉過程如圖 2.3 所示。

a) 力傳感器 b) 張拉千斤頂圖 2. 3 力傳感器及預(yù)應(yīng)力張拉過程2.2.3 材料力學(xué)性能本文采用自密實混凝土澆筑試件，設(shè)計強度標(biāo)號為 C30。配合比依據(jù)《自實混凝土應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》JGJ/T283-2012[56]設(shè)計并經(jīng)試配后確定，配合比為：水泥水：石子：砂：粉煤灰：減水劑=1:0.57:2.66:2.56:0.53:0.02。澆筑混凝土?xí)r，每預(yù)留三個邊長為 150mm 的立方體試塊并與試件同條件養(yǎng)護(hù)。在湖南大學(xué)土木工程學(xué)院的壓力機上完成立方體塊抗壓強度的測試，現(xiàn)場如圖 2.4，試驗測得端柱和墻身混凝土抗壓強度分別為 30.5 MPa 和 33.4 MPa。每種直徑的普通鋼筋和鋼線預(yù)留三個試樣進(jìn)行拉伸試驗，測量它們的屈服強度和極限強度。根據(jù)試驗實的鋼筋和鋼絞線強度統(tǒng)計結(jié)果見表 2.1。
【學(xué)位授予單位】：湖南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TU398.2;TU352.11

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2598743