高强混凝土钢板组合剪力墙压弯性能试验研究

论文摘要

随着高层建筑层数增加,底部剪力墙承受弯矩、剪力较大,因此尺寸通常较大。通过应用高强混凝土或采用钢-混凝土组合构件可以有效地减小截面尺寸,增加建筑使用空间。国内外学者对于高强钢筋混凝土剪力墙和钢-混凝土组合剪力墙均有较多研究,但目前将两者结合起来的研究成果很少。本文基于试验研究和数值模拟相结合的思路对高强混凝土钢板组合剪力墙的压弯性能进行了深入的探讨,初步建立了该类新型构件实际工程应用的前景。本文对9片不同形式的高轴压比高强混凝土剪力墙试件进行低周往复拟静力试验,包括钢筋混凝土剪力墙试件、两端暗柱设置型钢的剪力墙试件、中部内藏钢板的剪力墙试件三类。根据试验现象和试验数据对各种形式剪力墙试件的破坏机理、滞回特性、承载力特性、变形能力以及耗能能力等展开详细研究。试验结果表明,钢板的加入可以大幅提高剪力墙试件的抗弯承载力,当设计轴压比小于0.5时,高强混凝土钢板组合剪力墙的变形能力可以满足设计要求,当设计轴压比超过0.5时,高强混凝土钢板组合剪力墙在受弯状态下的变形能力较弱。通过加强构造措施,该类新型构件的变形能力可以得到进一步改善。本文选用ABAQUS软件,选择合适的模型和本构关系,对反复荷载作用下不同形式构件的受力性能进行数值分析。比较数值模拟结果和试验实测结果发现：通过有限元计算得到的承载力、峰值位移及构件的损伤位置、形态均与试验情况吻合较好。本文根据试验结果和理论分析,提出高强混凝土钢板组合剪力墙压弯承载力计算的建议公式并对设计相关问题进行分析,提出一些设计建议。最后,本文对高强混凝土钢板组合剪力墙压弯性能研究结果进行了总结；同时,对于进一步研究的方向进行了简要的讨论。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 概述
• 1.2 钢-混凝土组合剪力墙的压弯性能研究
• 1.3 高强混凝土剪力墙的研究及应用
• 1.4 混凝土钢板组合剪力墙的研究
• 1.5 本文的研究目的和内容
• 第2章 试验研究
• 2.1 概述
• 2.2 试件设计与制作
• 2.2.1 试件设计原则
• 2.2.2 试件设计
• 2.2.3 材料特性
• 2.2.4 模型制作
• 2.3 试验设备与装置
• 2.4 测点布置与加载制度
• 2.4.1 试验测试内容
• 2.4.2 测点布置及量测
• 2.4.3 加载制度
• 2.5 试件破坏过程及形态
• 2.5.1 试验轴压力2180kN的试件破坏过程
• 2.5.1.1 基本试件RCW1试验现象
• 2.5.1.2 两端配置型钢的试件SRCW1试验现象
• 2.5.1.3 中部配置钢板的试件SPRCW1试验现象
• 2.5.2 试验轴压力2610kN的试件破坏过程
• 2.5.2.1 基本试件RCW2试验现象
• 2.5.2.2 两端配置型钢的试件SRCW2试验现象
• 2.5.2.3 中部配置钢板的试件SPRCW2试验现象
• 2.5.3 试验轴压力3050kN的试件破坏过程
• 2.5.3.1 基本试件RCW3试验现象
• 2.5.3.2 两端配置型钢的试件SRCW3试验现象
• 2.5.3.3 中部配置钢板的试件SPRCW3试验现象
• 2.5.4 试件破坏过程及破坏形态综述
• 2.5.5 最终墙体裂缝分布
• 2.6 本章小结
• 第3章 试验结果分析
• 3.1 概述
• 3.2 滞回曲线及其特性分析
• 3.3 骨架曲线
• 3.4 承载力分析
• 3.5 变形能力分析
• 3.5.1 延性系数
• 3.5.2 极限位移角及塑性区转角
• 3.5.3 变形能力与设计轴压比的关系
• 3.6 刚度衰减过程分析
• 3.7 耗能能力分析
• 3.8 墙体工作性能分析
• 3.9 应变分析
• 3.10 本章小结
• 第4章 有限元计算分析
• 4.1 有限元软件简介
• 4.2 有限元分析的材料模型
• 4.2.1 混凝土模型
• 4.2.2 型钢和钢筋模型
• 4.3 有限元计算过程
• 4.4 有限元分析结果与试验结果的比较
• 4.5 本章小结
• 第5章 压弯承载力计算及设计相关问题分析
• 5.1 压弯承载力计算
• 5.1.1 普通钢筋混凝土剪力墙压弯承载力计算
• 5.1.2 型钢混凝土剪力墙和钢板混凝土剪力墙压弯承载力计算
• 5.1.3 计算承载力与试验承载力比较
• 5.2 设计相关问题分析与设计建议
• 5.3 本章小结
• 第6章 结论与展望
• 6.1 本文主要完成工作
• 6.2 本文结论
• 6.3 展望
• 参考文献
• 致谢