拱形连接梁预制联合剪力墙的抗震性能研究

拱形连接梁预制联合剪力墙的抗震性能研究

联肢剪力墙结构因具有较高的承载能力和抗侧刚度而广泛应用于高层建筑结构中,其中的连梁应具有较好的连接作用和耗能能力。本文在文献调研的基础上,提出一种新型带拱形连梁的装配式联肢剪力墙,它是由预制墙肢、预制连梁、叠合层、型钢竖向连接件及抗剪钢板等组成。主要研究内容包括:首先论述了此种新型剪力墙的构造设计和装配施工方案。为研究其节点的抗震性能,对装配式拱形连梁节点进行拟静力试验研究,得到其破坏形态、滞回曲线及耗能能力等。在试验研究的基础上,采用有限元软件分别建立现浇联肢剪力墙节点和带拱形连梁的装配式联肢剪力墙节点模型,通过有限元分析对比两种节点的受力性能和破坏形态。在节点试验研究及分析的基础上,对两层的现浇联肢剪力墙和带拱形连梁的装配式联肢剪力墙进行有限元对比分析,得到包括滞回曲线、骨架曲线、刚度退化曲线、延性系数和耗能能力等抗震性能参数。分别得到屈服点、极限点、破坏点的耦连比,以评价拱形连梁对联肢剪力墙耗能能力及整体抗震性能的贡献。在不同混凝土强度或不同轴压比等多种工况下,对带拱形连梁的装配式联肢剪力墙抗震性能进行了对比分析。主要研究结论是:提出的新型带拱形连梁的装配式联肢剪力墙,通过适当的构造设计,能够提高装配式联肢墙的施工效率;通过对装配式拱形连梁节点的拟静力试验研究,表明拱形连梁能有效避免连梁破坏集中在连梁端部,裂缝沿连梁跨度方向均匀分布,连梁端部设置抗剪钢板充分受力,能够有效提高连梁端部的抗剪承载能力;在墙肢内设置竖向型钢连接件能够有效连接墙体,在施工缝处未产生滑移;通过有限元分析分析此种新型装配式节点和现浇节点的受力性能,两者的承载能力相近,但装配式节点的延性有较大的提升,拱形连梁、型钢及抗剪钢板改变了连梁的破坏形态,使其破坏区域从集中于连梁端部分散到整个连梁,符合“强节点弱连梁”的设计理念;通过对比带拱形连梁的装配式联肢剪力墙与现浇联肢剪力墙,现浇剪力墙中连梁端部钢筋屈服后应力增长较快,达到极限强度后,连梁失去作用,耦连比下降明显,此时联肢剪力墙所受的荷载大部分由墙肢承担。装配式剪力墙中连梁钢筋在屈服强化阶段应力增长较缓,在整个破坏过程中表现出良好的耦连作用,延缓了墙肢破坏,提高了整体的延性;通过对比分析,轴压比越大的带拱形连梁的装配式联肢剪力墙承载力越大,但延性降低,当轴压比大于0.3时,延性下降幅度明显;提高混凝土的强度能够提高该联肢剪力墙的承载能力,但当混凝土强度大于C40时,延性降低明显。

基本信息

题目带拱形连梁的装配式联肢剪力墙抗震性能研究
文献类型硕士论文
作者袁帅锋
作者单位长春工程学院
导师王坦,王宝德
文献来源长春工程学院
发表年份2020
学科分类工程科技Ⅱ辑
专业分类建筑科学与工程
基金吉林省自然基金项目:新型装配式型钢高强混凝土剪力墙抗震性能研究(20200201227JC),住建部科技项目:装配式型钢砼剪力墙节点连接构造及抗震性能研究(2016-k5-015)
分类号TU398.2
关键词拱形连梁,装配式联肢剪力墙,型钢竖向连接件,抗剪钢板,抗震性能,拟静力试验
总页数:93
文件大小:6915k

论文目录

摘要
Abstract
1 绪论
  1.1 本课题研究背景和意义
  1.2 连梁的研究现状
    1.2.1 采用新型配筋方式的连梁
    1.2.2 采用新型截面形式的连梁
    1.2.3 钢-混凝土组合连梁
  1.3 联肢剪力墙结构的研究现状
    1.3.1 钢筋混凝土联肢剪力墙结构
    1.3.2 混合联肢剪力墙结构
    1.3.3 装配式联肢剪力墙结构
    1.3.4 耦连比的概念
  1.4 装配式结构连接方式的研究现状
  1.5 本文主要研究内容
2 带拱形连梁的装配式联肢剪力墙设计方案
  2.1 带拱形连梁的装配式联肢剪力墙构件设计方案
  2.2 带拱形连梁的联肢剪力墙装配施工方法
  2.3 现浇剪力墙设计分析
    2.3.1 模型建立与分析
    2.3.2 试验模型的选取
  2.4 带拱形连梁的装配式联肢剪力墙设计方案
  2.5 本章小结
3 装配式拱形连梁节点抗震性能试验研究
  3.1 试验方案
    3.1.1 试验目的
    3.1.2 试件设计
    3.1.3 试件制作
  3.2 加载及量测方案
    3.2.1 加载方案
    3.2.2 量测方案
  3.3 试验现象分析
  3.4 试验结果分析
    3.4.1 钢筋和型钢应力分析
    3.4.2 耗能分析
  3.5 本章小结
4 带拱形连梁的装配式联肢剪力墙节点受力性能有限元分析
  4.1 带拱形连梁的装配式联肢剪力墙节点设计
  4.2 有限元模型的建立
    4.2.1 材料的属性
    4.2.2 单元选择与网格划分
    4.2.3 约束及接触的定义
    4.2.4 施加边界条件和荷载
  4.3 联肢剪力墙节点受力性能有限元分析结果
    4.3.1 荷载位移曲线
    4.3.2 破坏过程分析
    4.3.3 装配式节点和现浇节点模型的对比
  4.4 本章小结
5 带拱形连梁的装配式联肢剪力墙抗震性能有限元分析
  5.1 联肢剪力墙有限元模型的建立
    5.1.1 建立部件
    5.1.2 定义材料属性
    5.1.3 装配部件及部件间的相互作用
    5.1.4 设置分析步
    5.1.5 边界条件与荷载输入
    5.1.6 网格划分
  5.2 带拱形连梁的装配式联肢剪力墙和现浇联肢剪力墙在低周反复荷载作用下的对比
    5.2.1 破坏过程分析
    5.2.2 滞回曲线
    5.2.3 骨架曲线
    5.2.4 刚度退化曲线
    5.2.5 延性系数
    5.2.6 耗能能力
    5.2.7 耦连比
  5.3 不同轴压比对装配式联肢剪力墙抗震性能的影响
    5.3.1 滞回曲线
    5.3.2 骨架曲线
    5.3.3 刚度退化曲线
    5.3.4 延性系数
  5.4 不同混凝土强度对装配式联肢剪力墙抗震性能的影响
    5.4.1 滞回曲线
    5.4.2 骨架曲线
    5.4.3 刚度退化曲线
    5.4.4 延性系数
  5.5 本章小结
6 结论与展望
  6.1 主要工作及研究结论
  6.2 研究不足与展望
参考文献
在学期间发表的学术论文及其他成果
在学期间参加的专业实践及工程项目研究工作
致谢

参考文献

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