巨厚钢板混凝土剪力墙抗震性能研究

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巨厚双钢板混凝土组合剪力墙目前应用于核电站屏蔽厂房核安全壳结构中,是屏蔽厂房的重要组成部分,因此深入研究巨厚双钢板混凝土剪力墙的抗震性能对于提高核安全壳内部设备的安全性具有重要意义。巨厚双钢板混凝土剪力墙与应用普通超高层建筑中钢板混凝土剪力墙结构不同,相比普通组合剪力墙结构其混凝土厚度一般为1m左右,钢板厚度与混凝土厚度之比是普通钢板混凝土组合剪力墙的3-5倍,因此其受力性能更为复杂。目前应用于普通超高层钢板混凝土组合剪力墙抗震性能的研究较多,但由于巨厚双钢板混凝土组合剪力墙应用于核电工程中,具有一定的特殊性,因此对于此类钢板混凝土组合剪力墙研究较少。本文以核安全壳结构中巨厚双钢板混凝土剪力墙为研究对象,采用有限元模拟分析方法研究钢板厚度、钢纤维含量、轴压比等对巨厚双钢板混凝土剪力墙抗震性能影响。本文的主要内容以及取得成果如下:(1)利用有限元分析软件建立核电工程中巨厚双钢板混凝土剪力墙有限元模型,将所得文献中试验结果对比验证,建立的模型能够为剪力墙抗震性能研究提供支撑。(2)通过改变巨厚双钢板混凝土剪力墙中钢板厚度,研究了钢板厚度对试件抗震性能的影响。结果表明:钢板厚度由0增加到6mm,试件的峰值荷载由629k N提高到1576k N,同时试件在峰值荷载之后的荷载下降速度较慢,说明钢板厚度增加有利于增大试件抵抗变形能力;随着钢板厚度的提升,试件的延性由2.6提高到3.2。因此钢板厚度的增加极大的提升了试件的抗震性能。(3)通过改变巨厚双钢板混凝土剪力墙中內填混凝土的钢纤维含量,研究了钢纤维含量对试件抗震性能的影响。结果表明:钢纤维含量由1%增加到4%,试件的峰值荷载增加从833k N增加到1058k N;钢纤维含量在2%以下时,试件的延性由2.7增加到3.0,当试件的钢纤维含量大于2%时延性由3.0降低到2.1。通过本文研究,建议合理应用不同钢纤维含量的超高性能混凝土有利于提高双钢板混凝土剪力墙的抗震性能,本文建议混凝土中钢纤维含量宜控制在0到4%内。(4)通过改变初始荷载研究不同轴压比对组合剪力墙试件抗震性能的影响。研究表明:轴压比由0.05增加到0.1时,试件的峰值荷载提升了11.4%,延性由3.2降低到2.3,试件刚度增加34%。因此选择合适的轴压比可以有效提高试件的抗震性能。(5)基于国内外规范和研究资料中双钢板混凝土剪力墙抗剪承载力公式,分析钢板厚度、混凝土中钢纤维含量、以及轴压比对承载力的贡献,对相关公式及系数进行调整,推导出核电工程巨厚双钢板混凝土剪力墙内填超高性能混凝土抗剪承载力的公式。
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