带暗支撑短肢剪力墙及筒体结构抗震性能试验及理论研究

【摘要】：随着我国城市化进程的加快,高层住宅越来越多,人们对高层住宅平面与空间的要求也越来越高。近年兴起的短肢剪力墙结构是一种比普通剪力墙结构自重轻、保温好、平面布置灵活、建筑功能良好的高层住宅结构体系。研制抗震性能好的短肢剪力墙结构的关键是研制抗震性能好的短肢剪力墙,本文对此做了较系统的抗震试验研究及理论分析。异形柱与短肢剪力墙在住宅结构中有时会同时出现,且二者的研究有一定的相关性,而高层住宅中的异形柱往往是短柱,本文提出了改善异形截面短柱抗震性能的措施,并进行了相应的抗震试验研究及理论分析。无论是高层短肢剪力墙结构,还是其它高层建筑,常常用筒体作为其主要的抗侧力部件,本文提出了改善筒体抗震性能的措施,并进行了相应的抗震试验研究及理论分析。本文完成的主要内容及成果如下: 1.提出并较系统地完成了12 个带交叉钢筋或带暗柱异形截面短柱、10 个带暗支撑L 形截面短肢剪力墙、2 个带暗支撑“一”字形截面短肢剪力墙,1 个普通核心筒及1 个带暗支撑核心筒等共26 个构件及结构的抗震性能试验研究。试验表明,本文提出的带交叉钢筋或带暗柱异形截面短柱、带暗支撑短肢剪力墙和带暗支撑核心筒具有良好的抗震耗能机制。 2.在试验基础上,深入地分析了这些构件及结构的刚度及其衰减过程、承载力、延性、滞回特性、耗能能力、破坏机制等。揭示了交叉钢筋和暗柱对提高异形截面短柱抗震性能的作用;揭示了暗支撑与短肢剪力墙共同工作的机理;揭示了暗支撑与核心筒共同工作的机理。 3.建立了上述构件及结构的刚度及承载力计算的简化力学模型与理论公式,计算结果与试验结果符合较好。 4.提供了异形截面短柱及带暗支撑核心筒体非线性有限元分析的模型与方法,利用ANSYS 程序进行计算分析,计算结果与实测结果符合较好。 5.建立了短肢剪力墙的恢复力模型,建立了短肢剪力墙结构的动力计算模型,进行了其非线性时程地震反应分析,得出了若干重要的结论。 6.提出了带暗支撑短肢剪力墙及核心筒体的抗震设计方法和构造措施。 7.研究的带暗支撑核心筒已在典型工程中应用。 主要结论: (1) 提出的带交叉钢筋异形柱和带暗柱异形柱的设计方法,均可明显的提高异形截面短柱的承载力、延性及耗能能力。 (2) 提出的带暗支撑短肢剪力墙的开裂荷载、明显屈服荷载、极限荷载比普通短肢剪力墙的相应值明显提高,后期刚度稳定性较好,对抗震十分有利,延性