带暗支撑的高冗余度剪力墙抗震性能研究

论文摘要

钢筋混凝土剪力墙具有抗侧刚度大,水平承载力高,变形小,经济效益高等优点,因此被广泛的应用于现代多层和高层、甚至超高层建筑中。美国9·11事件之后,冗余理论在工程界的应用受到了广泛的重视,表明冗余设计对提高结构的抗震性能有重要作用。对于钢筋混凝土剪力墙结构,目前已有的研究多通过设置耗能部分将主体结构与耗能结构分开,以增加墙体的冗余特性,而对于通过两种不同的剪力墙结构体系组合而成具有冗余特性的钢筋混凝土剪力墙的研究还较少,因此,受国家自然科学基金的委托,本文研究了一种新型的高冗余度钢筋混凝土剪力墙结构形式,通过壁式框架剪力墙结构体系和带暗支撑的剪力墙结构体嵌套组合而成,这两种体系相对独立并具备不同的受力机制和耗能机制。本文对两榀高宽比分别为0.67和1.22的此种高冗余度钢筋混凝土剪力墙试件进行了低周反复拟静力试验,通过对试验数据的采集和分析,研究了这种新型剪力墙结构体系在往复荷载做用下的破坏形态、承载力、刚度退化、强度退化和变形能力等抗震性能。应用有限元分析软件ABAQUS对试验全过程进行了数值模拟分析,通过与试验结果的对比确立了可以适用于此种高冗余剪力墙结构的数值分析模型,为进一步的有限元分析提供了良好的基础。以ABAQUS为平台,采用性能抗震设计理论,以不倒塌为性能目标,通过构件抽除的处理方法,对此种剪力墙结构在其中一种抗侧力体系完全退出工作后的继续抗震能力进行了进一步的模拟分析和评估。本文的研究成果丰富了国内外对具有冗余特性的钢筋混凝土剪力墙的研究,并为今后对此类剪力墙结构体系的研究提供了参考依据。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 钢筋混凝土剪力墙的发展和存在的问题
• 1.2 冗余理论在工程界的发展
• 1.3 钢筋混凝土剪力墙的国内外研究现状
• 1.3.1 带暗支撑剪力墙的研究现状
• 1.3.2 设缝剪力墙的研究现状
• 1.3.3 壁式框架剪力墙的特点和研究现状
• 1.3.4 其他形式剪力墙的研究现状
• 1.4 具有冗余性的钢筋混凝土剪力墙的研究现状
• 1.5 本课题的提出和主要研究内容
• 1.5.1 本课题的提出
• 1.5.2 本文的主要研究内容
• 第2章 高冗余度钢筋混凝土剪力墙抗震性能试验研究
• 2.1 引言
• 2.2 试验概况
• 2.2.1 试件设计
• 2.2.2 试验装置
• 2.2.3 测点布置和量测方法
• 2.2.4 加载制度
• 2.3 试验现象
• 2.3.1 试件破坏过程和破坏形态
• 2.3.2 破坏机理分析
• 2.4 试验结果分析
• 2.4.1 滞回曲线
• 2.4.2 骨架曲线
• 2.4.3 刚度退化
• 2.4.4 强度退化
• 2.4.5 变形及延性
• 2.4.6 耗能特点
• 2.4.7 钢筋应变特点
• 2.4.8 结构内力分配
• 2.5 本章小结
• 第3章 高冗余度钢筋混凝土剪力墙数值分析
• 3.1 引言
• 3.2 钢筋混凝土剪力墙的有限元分析模型
• 3.2.1 钢筋混凝土剪力墙的分析模型
• 3.2.2 钢筋混凝土剪力墙的有限元模型
• 3.3 软件ABAQUS 的简单介绍
• 3.4 有限元模型的建立
• 3.4.1 混凝土材料的本构关系模型
• 3.4.2 钢筋材料的本构关系模型
• 3.4.3 材料属性
• 3.4.4 单元选择
• 3.4.5 网格划分
• 3.4.6 模型中的接触
• 3.4.7 模型中的边界条件
• 3.4.8 加载方式
• 3.4.9 非线性方程组求解
• 3.5 数值模拟对比分析
• 3.5.1 模拟计算结果对比分析
• 3.5.2 墙体的受力机理、变形和破坏形态
• 3.6 本章小结
• 第4章 高冗余度钢筋混凝土剪力墙的有限元拓展分析
• 4.1 引言
• 4.2 基于性能的抗震设计理论和方法
• 4.2.1 基于性能的抗震设计理论
• 4.2.2 基于性能抗震设计的方法和评估
• 4.2.3 本文的具体实现方法
• 4.3 ABAQUS 中的实现
• 4.4 有限元扩展分析结果
• 4.4.1 荷载-位移曲线
• 4.4.2 墙体的变形和511 应力分布
• 4.4.3 钢筋的Mises 应力分布
• 4.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 附录 A （攻读硕士学位期间发表的论文）