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框支配筋砌块砌体剪力墙多自由度子结构拟动力试验研究及非线性地震反应分析

黄靓  
【摘要】:本文的主要工作是对一种新型复杂高层结构体系-框支配筋砌块砌体剪力墙结构进行抗震性能研究。该结构结合了配筋砌块砌体剪力墙和框支混凝土剪力墙的优点,极具经济价值和运用前景,可以使房屋底部获得大空间,为旅馆、多功能办公楼、商住楼的设计提供了一种新的理想选择。本文利用简单相似理论和多自由度子结构拟动力试验方法对这种新型结构进行了1/4比例的模型抗震试验,并运用有限元法对该结构进行了非线性地震反应分析。主要的研究成果可以概括为以下几个方面。 1本文建立了完整的配筋砌块砌体结构在弹性阶段的完全相似模型和简单相似模型的相似性关系。给出了配筋砌块砌体剪力墙结构采用简单相似模型进行模型试验的几种组成材料的选择和配置原则和方法。在理论分析的基础上首先进行了1/4比例的模型未灌孔砌块砌体、灌孔砌块砌体的受压和受剪性能的试验,并对试验结果与现有规范公式进行了分析对比。试验结果表明,采用简单相似关系的模型试验,在合理选择模型材料的情况下,能够较真实地模拟原型砌体的各项基本力学性能。随后进行了两榀两层配筋砌块砌体剪力墙在不同竖向荷载下的单调加载受剪性能试验。试验研究表明,在无竖向力情况下,墙片的抗剪承载力比原型低6%; 在竖向压应力约为1.5MPa的情况下,墙片的抗剪承载力比原型高8%,与原型墙试验总结的公式计算值基本吻合。该研究对以后直接采用简单相似模型试验技术来进行高层配筋砌块砌体结构的研究奠定了试验和理论基础。 2子结构拟动力试验方法被认为是目前研究复杂高层结构最有力的试验方法。目前,国内外进行的子结构拟动力试验一般为实验子结构采用单自由度计算子结构采用多自由度。本文给出了多自由度子结构拟动力试验方法的动力方程求解过程,并编制了相关的拟动力试验程序。实例分析结果表明,当全结构的实验子结构采用多自由度后,不仅使实验能够得到全结构的地震反应,而且可以反应实验子结构在真实地震作用下的力和位移的分布方式,并且可以得到不同性质楼层(如转换层结构在上部和下部楼层)在地震作用下的层位移-层剪力滞回耗能特性。而后两点是实验子结构采用单自由度的子结构拟动力试验做不到的。因此,实验子结构和计算子结构均为多自由度的子结构拟动力的方法将能够对高层复杂结构的抗震试验比普通子结构拟动力试验获得更多有效而真实的数据。 3多自由度拟动力试验作动器之间存在耦合现象,导致结构的初始层侧移刚度很难测出。本文提出了一种新的层刚度测试方法,可以有效地测试多自由度结构体系的侧移刚度。本文提出了框支配筋砌块砌体剪力墙的初始弹性侧移刚度的


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