基于损伤的钢筋混凝土剪力墙恢复力模型试验研究

论文摘要

钢筋混凝土（RC）剪力墙（也称为抗震墙）作为高层结构中主要的抗侧力构件,是结构抗震设防的第一道防线,其抗震性能的优劣对整个结构的抗震性能有极大的影响,因此对剪力墙进行地震破坏机理和设计方法的研究,对于提高多、高层及超高层建筑的抗震性能有重要意义。目前在RC剪力墙恢复力模型上已经有了较多研究,但由于RC剪力墙构件在地震作用下各项力学性能的复杂性,目前还没有可以精确描述该类构件恢复力特性的模型。本文通过对9榀RC剪力墙试件的低周反复加载试验,分析了构件在试验过程中的受力特点（包括受力过程、裂缝开展、破坏形态等）,分别阐述了不同轴压比、配箍率、混凝土强度以及不同加载路径对RC剪力墙抗震性能的影响,重点分析了RC剪力墙的恢复力特性（强度、刚度退化特征、延性和耗能能力）。研究表明,低周反复荷载作用下RC剪力墙的荷载-位移滞回曲线具有较好的稳定性,滞回环较为丰满;构件变形和耗能能力强,表现出良好的抗震性能。基于本次试验以及收集到的国内56榀RC剪力墙试件的数据,将RC剪力墙骨架曲线简化为带下降段的理想三折线型模型,通过分析试件在各个阶段沿高度方向的曲率分布,给出了骨架曲线模型中各特征点的计算表达式。在对滞回规则的描述中,本文选取合理的损伤模型,对其主要参数进行了回归,并将此损伤变量引入到循环退化指数中,以此描述构件在反复荷载作用下各项力学性能（屈服荷载、硬化刚度、卸载刚度、再加载刚度以及承载力）的退化规律。此外, RC剪力墙由于混凝土在加、卸载过程中裂缝的闭合及剪切滑移使其滞回环具有明显的捏缩效应,因此本文通过对试验曲线的分析,确定了捏缩点和捏缩刚度,进而建立了基于损伤的可以反映捏缩效应的滞回模型。最后通过计算结果与试验结果对比分析,表明本文所提出的恢复力模型可以较准确地描述RC剪力墙在反复荷载作用下的恢复力特性,可为弹塑性时程分析提供理论参考。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 RC 剪力墙性能和结构体系特点
• 1.3 RC 剪力墙的研究及发展现状
• 1.4 恢复力模型的研究现状及存在的问题
• 1.4.1 恢复力模型的研究现状
• 1.4.2 材料层次恢复力模型
• 1.4.3 构件层次恢复力模型
• 1.4.4 目前存在的问题
• 1.5 研究的目的及意义
• 1.6 本文的研究内容
• 1.7 本章小结
• 2 RC 剪力墙损伤试验方案
• 2.1 引言
• 2.2 试验方案
• 2.2.1 试件设计及制作
• 2.2.2 材料性能
• 2.2.3 试验装置
• 2.2.4 试验规划
• 2.2.5 测试内容及量测方案
• 2.2.6 数据采集
• 2.3 本章小结
• 3 RC 剪力墙恢复力特性分析
• 3.1 引言
• 3.2 试验过程及现象分析
• 3.3 恢复力特性分析
• 3.3.1 水平荷载-位移曲线
• 3.3.2 骨架曲线
• 3.3.3 强度衰减
• 3.3.4 刚度退化
• 3.3.5 延性与变形性能
• 3.3.6 耗能能力
• 3.4 本章小结
• 4 基于损伤RC 剪力墙恢复力模型
• 4.1 引言
• 4.2 几种常用RC 剪力墙恢复力模型
• 4.3 骨架曲线的确定
• 4.3.1 试验数据收集
• 4.3.2 骨架曲线模型
• 4.3.3 RC 剪力墙曲率分布规律及特征点计算
• 4.3.4 骨架曲线试验对比
• 4.4 滞回模型
• 4.4.1 建议损伤模型
• 4.4.2 循环退化指数
• 4.4.3 RC 剪力墙滞回曲线特征
• 4.4.4 力学性能退化分析
• 4.4.5 滞回规则
• 4.4.6 滞回模型与试验结果的对比
• 4.5 本章小结
• 5 结论与建议
• 5.1 结论
• 5.2 建议
• 参考文献
• 致谢
• 附录