【摘要】：鋼筋混凝土剪力墻是高層建筑中廣泛采用的抗側(cè)力構(gòu)件。然而,當(dāng)建筑到達(dá)一定高度時(shí),其應(yīng)用受到限制。鋼管混凝土組合剪力墻因具有優(yōu)越的受力性能和顯著的經(jīng)濟(jì)效益受到了日益廣泛的關(guān)注。將高強(qiáng)混凝土應(yīng)用在鋼管混凝土組合剪力墻中,可以有效減少構(gòu)件截面,減輕結(jié)構(gòu)自重,增加建筑使用面積。但由于高強(qiáng)混凝土脆性大,我國規(guī)范限制了高強(qiáng)混凝土在抗震剪力墻中的使用。另一方面,隨著天然河砂資源日益匱乏以及過度開采河砂弊端的凸顯,尋求替代天然河砂的砂源尤為重要。使用機(jī)制砂代替天然河砂制備高強(qiáng)混凝土是一種可行的方案,但高強(qiáng)機(jī)制砂混凝土脆性更為明顯。為此,本課題組設(shè)計(jì)了一種以鋼管與環(huán)套箍筋形成復(fù)合約束的新型組合剪力墻構(gòu)件,通過鋼管及環(huán)套箍筋的約束作用,明顯改善高強(qiáng)機(jī)制砂混凝土的脆性,充分利用其高承載力和提高其變形能力。通過研究新型組合剪力墻的有效性,為其在復(fù)雜高層及超高層建筑結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用提供重要依據(jù)。本課題組進(jìn)行了4片復(fù)合約束高強(qiáng)機(jī)制砂混凝土剪力墻的低周反復(fù)荷載試驗(yàn)。為了進(jìn)一步深入研究其抗震性能,本文采用ABAQUS程序建立了復(fù)合約束高強(qiáng)機(jī)制砂混凝土剪力墻有限元模型,驗(yàn)證了有限元模型的可靠性;在此基礎(chǔ)上,研究了復(fù)合約束高強(qiáng)機(jī)制砂混凝土剪力墻的抗震性能;進(jìn)而提出了剪力墻承載力計(jì)算公式,并進(jìn)行了驗(yàn)證;建立了新型組合剪力墻抗震性能水準(zhǔn)劃分標(biāo)準(zhǔn),提出了各性能水準(zhǔn)的剛度退化指標(biāo)門檻值,為基于性能的抗震設(shè)計(jì)提供了重要依據(jù)。主要研究內(nèi)容如下:(1)整理了本課題組4片復(fù)合約束高強(qiáng)機(jī)制砂混凝土剪力墻抗震性能試驗(yàn)結(jié)果,采用鋼管約束高強(qiáng)機(jī)制砂混凝土本構(gòu)模型,利用非線性有限元軟件ABAQUS建立復(fù)合約束高強(qiáng)機(jī)制砂混凝土剪力墻模型,將模擬結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對比分析。(2)依據(jù)已驗(yàn)證的有限元模型,通過對ABAQUS軟件的二次開發(fā)建立了基于Python語言的復(fù)合約束高強(qiáng)機(jī)制砂混凝土剪力墻前處理腳本;根據(jù)前處理腳本所編寫的前處理模型,編寫了可分類提取各材料應(yīng)變及構(gòu)件受力荷載-位移曲線的后處理腳本。(3)為對試驗(yàn)?zāi)Ｐ瓦M(jìn)行了參數(shù)拓展,利用ABAQUS軟件建立了98個(gè)復(fù)合約束高強(qiáng)機(jī)制砂混凝土剪力墻有限元模型,研究了軸壓比、混凝土強(qiáng)度、鋼材強(qiáng)度、含鋼率及箍筋間距對復(fù)合約束機(jī)制砂高強(qiáng)混凝土剪力墻抗震性能的影響。(4)參照混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范(GB50010-2010)及型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程(JGJ 138-2016),提出了所設(shè)計(jì)新型組合剪力墻的承載力計(jì)算公式,通過對比已有的一字型鋼管約束混凝土剪力墻試驗(yàn)和本課題組4片復(fù)合約束高強(qiáng)機(jī)制砂混凝土剪力墻試驗(yàn)結(jié)果,驗(yàn)證其可靠性。分析試驗(yàn)構(gòu)件的N-M曲線,確定大小偏心分界點(diǎn)。(5)參照規(guī)范定義,基于材料形變并結(jié)合構(gòu)件受力狀態(tài)和荷載位移曲線,建立了基本完好、輕微損傷、中等破壞、嚴(yán)重破壞四水準(zhǔn)性能的判定準(zhǔn)則。(6)通過變化軸壓比、混凝土強(qiáng)度、鋼材強(qiáng)度、含鋼率及箍筋間距,設(shè)計(jì)了156個(gè)復(fù)合約束機(jī)制砂高強(qiáng)混凝土剪力墻有限元模型,分析各變化參數(shù)與不同性能水準(zhǔn)剛度退化指標(biāo)限值之間的相關(guān)性,并通過T檢驗(yàn)確定關(guān)鍵性參數(shù),在此基礎(chǔ)上建立關(guān)鍵因素與各性能水準(zhǔn)剛度退化限值的回歸計(jì)算公式。利用公式拓展計(jì)算2880個(gè)樣本參數(shù),提出復(fù)合約束高強(qiáng)機(jī)制砂混凝土剪力墻的剛度退化指標(biāo)門檻值。
【圖文】：

復(fù)合約束高強(qiáng)機(jī)制砂混凝土剪力墻有限元分析及剛度退化指標(biāo)限值研究第 2 章 復(fù)合約束高強(qiáng)機(jī)制砂混凝土剪力墻有限元模型復(fù)合約束高強(qiáng)機(jī)制砂混凝土剪力墻抗震試驗(yàn)概況為了研究復(fù)合約束高強(qiáng)機(jī)制砂混凝土剪力墻的抗震性能，并為進(jìn)一步建立有供依據(jù)，本課題組共設(shè)計(jì) 4 片復(fù)合約束高強(qiáng)機(jī)制砂混凝土剪力墻試件。試件土木學(xué)院院館澆筑并制作，，試驗(yàn)在深圳大學(xué)土木學(xué)院結(jié)構(gòu)大廳內(nèi)進(jìn)行，如圖利用主動跟動型綜合加載系統(tǒng) WAW-JI200J 進(jìn)行加載試驗(yàn)，采用力-位移混合式，即屈服前力控制，屈服后位移控制的模式。

0D1E （2-3中： —— 材料應(yīng)力值；0E —— 材料初始彈性模量； —— 材料應(yīng)變值。.1.1 機(jī)制砂混凝土應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系和普通混凝土本構(gòu)對比，機(jī)制砂混凝土的應(yīng)力-應(yīng)變曲線同樣分為上升段以及下，由于目前關(guān)于機(jī)制砂混凝土應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系研究較少，為此，本課題組在深圳構(gòu)大廳利用 MTS-YAW6306 壓力機(jī)進(jìn)行了 18 個(gè) 150mm×150mm×300mm，石粉含，機(jī)制砂對天然砂替代率為 100%的機(jī)制砂混凝土（與本文所涉及機(jī)制砂混凝土致）的受壓試驗(yàn)，得到了機(jī)制砂混凝土峰值點(diǎn)應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系式，如圖 2.6 所示：
【學(xué)位授予單位】：深圳大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TU398.2

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2666621