钢筋混凝土核心筒抗震性能试验及数值模拟

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近些年来,随着高层建筑的迅速发展,有着较高抗侧刚度和空间刚度的混凝土核心筒结构越来越广泛的应用于高层和超高层结构中,但国内外对于核心筒的抗震性能研究较少且研究成果还不完善。因此,研究混凝土核心筒的抗震破坏机理及受力性能对于实际工程有着重要的意义。本文通过试验研究、理论分析和数值模拟的方法,对钢筋混凝土核心筒的抗震性能进行了研究。依据“强剪弱弯、强墙肢弱连梁”的抗震思想,设计制作了3个钢筋混凝土核心筒模型,通过3个模型的低周反复水平加载试验,研究了钢筋混凝土核心筒的开裂过程、滞回性能、承载力、变形及延性性能,薄弱部位、刚度退化、耗能能力、截面应变和剪力滞后现象等;分析了相同墙肢轴压比下,连梁跨高比、高宽比等因素对核心筒抗震性能的影响。结果表明,连梁跨高比的减小较大程度提高了核心筒的承载能力,但其延性性能却较大幅度的降低;高宽比的增大降低了模型的刚度和承载力,提高了核心筒的变形能力,使其破坏形式向弯曲型过度。核心筒翼缘墙体的应变值自核心筒角部至中间墙肢递减,核心筒存在较为明显的剪力滞后现象。为了弥补试验及测试技术的不足,在本文核心筒抗震性能试验基础上,利用有限元分析软件MSC.MARC,采用分层壳元模型,建立了钢筋混凝土核心筒的有限元模型,对其受力机理和抗震性能进行了分析,数值模拟与试验结果吻合较好;对不同参数的混凝土核心筒模型进行了非线性数值模拟,分析研究了轴压比、连梁跨高比、高宽比、连梁纵筋配筋率等因素对钢筋混凝土核心筒的抗震性能及受力机理的影响。论文研究结果对工程实际有较重要的参考价值。
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