新型配筋小剪跨比钢管混凝土组合剪力墙受力机理研究

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新型配筋小剪跨比钢管混凝土组合剪力墙是一种新型组合抗侧力墙体,其充分发挥了钢管的受力性能,有效地预防了低矮剪力墙的脆性剪切破坏,试件的延性、耗能性能以及竖向承载力均得到了提高。为了探究和完善小剪跨比钢管混凝土组合剪力墙理论,促进其尽快应用于实际工程,本文拟结合试验与理论分析,研究该新型剪力墙的抗震性能、受理机理及其抗剪承载力等。本文主要研究内容如下:(1)对四个足尺的新型配筋小剪跨比钢管混凝土组合剪力墙试件进行了低周往复加载试验,研究了其在水平和竖向荷载共同作用下的破坏过程及受力机理;并分析了钢管数量、水平分布钢筋配筋率等参数对剪力墙试件的承载力、滞回特性、延性、耗能性能以及破坏特性等性能的影响,同时也分析了平截面假定对该新型剪力墙的适用性,为抗剪承载力分析做铺垫。(2)对该新型剪力墙进行了非线性有限元模拟分析,在验证了建模方法及主要参数的可靠性后,对试验进行了补充分析,分析了轴压比、钢管数量、钢管壁厚、钢管间距、钢管外径与墙厚之比、水平分布钢筋配筋率、暗柱纵筋配筋率对剪力墙抗剪承载力及变性能力的影响,最终,得到影响剪力墙受力性能的主要参数,供工程设计参考。(3)在新型配筋小剪跨比钢管混凝土组合剪力墙低周往复加载试验研究的基础上,提出了适合该新型剪力墙的基于拉压杆-滑移模型的抗剪承载力计算模型;同时根据试件破坏形态等,提出该新型剪力墙的极限承载力计算公式;与试验结果对比表明:本文建议公式计算值与实验值都吻合较好。(4)在试验得出的滞回曲线和骨架曲线的基础上,提出了适合新型配筋小剪跨比钢管混凝土组合剪力墙的恢复力模型。通过试验拟合与理论研究相结合的方法,建立了新型配筋小剪跨比钢管混凝土组合剪力墙三折线骨架曲线,并给出了骨架曲线各个关键点的计算公式;对新型配筋小剪跨比钢管混凝土组合剪力墙的刚度退化规律以及滞回规则进行了分析;根据提出的恢复力模型计算出新型剪力墙的滞回特性曲线,该曲线与试验滞回曲线比较接近。研究结果发现:钢管屈服应变、轴压比、暗柱纵筋配筋率、箍筋配箍特征值等因素对骨架曲线下降段的刚度影响较大。
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