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圆钢管混凝土边框内藏钢桁架剪力墙抗震试验与理论研究

杨亚彬  
【摘要】:剪力墙是用于高层建筑抗侧力体系的关键竖向构件。随着高层建筑特别是超高层建筑的快速发展,研发新型组合剪力墙已成为工程亟需。在课题组已有方钢管混凝土边框组合剪力墙抗震研究基础上,本文提出了圆钢管混凝土边框内藏钢桁架组合剪力墙,这是一种多重组合剪力墙,实现了钢管混凝土、混凝土剪力墙、钢桁架三种抗侧力体系组合,以及型钢和混凝土两种材料组合,充分发挥了不同抗侧力体系和不同材料的抗震优势,形成了具有多道抗震防线的组合剪力墙。本文对该多重组合剪力墙进行了较系统的抗震性能试验研究和理论分析,主要贡献如下: 1.提出了圆钢管混凝土边框内藏钢桁架组合剪力墙,完成了11个1/5缩尺的剪跨比分别为1.0、1.5和2.0模型试件的低周反复荷载试验研究,较系统地分析了各试件的承载力、延性、刚度及其退化过程、滞回特性、耗能能力及破坏特征等,揭示了其抗震机理。 2.完成了6个1/12缩尺的高宽比分别为1.5和3.0模型试件的模拟地震振动台试验研究,较系统地分析了在不同台面峰值加速度输入工况下,各试件的加速度反应、位移反应和应变反应等,得出了不同构造剪力墙在地震作用下的累积损伤演化过程。 3.建立了圆钢管混凝土边框内藏钢桁架组合剪力墙的承载力计算模型、恢复力模型,并实现了弹塑性有限元建模,计算结果与实测结果符合较好。基于理论计算分析,揭示了该新型组合剪力墙的受力与变形变化规律。 4.给出了圆钢管混凝土边框内藏钢桁架组合剪力墙抗震设计方法。包括适用范围、一般规定、布置原则和构造措施。 主要结论: (1)圆钢管混凝土边框内藏钢桁架组合剪力墙,具有多道抗震防线和良好的抗震屈服机制,其承载力、延性比圆钢管混凝土边框剪力墙明显提高,比普通混凝土剪力墙显著提高。 (2)圆钢管混凝土边框内藏钢桁架组合剪力墙,由于其剪力墙中内藏钢桁架的存在,有效制约了剪力墙斜裂缝的出现和发展,提高了剪力墙的后期刚度。 (3)圆钢管混凝土边框内藏钢桁架组合剪力墙,具有良好的滞回性能和较强的抗震耗能能力。 (4)圆钢管混凝土边框内藏钢桁架组合剪力墙,在动力荷载作用下位移反应明显小,具有较强的抗地震倒塌能力。


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