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填充粘弹性材料的钢筋混凝土剪力墙性能研究

王喆  
【摘要】:剪力墙作为一种抗侧力构件,被普遍采用在多高层建筑结构中,但普通的钢筋混凝土剪力墙因其刚度大,承受地震作用大,破坏严重,且破坏往往位于结构的底部,修复困难。如何改善钢筋混凝土剪力墙的抗震性能,使其既能保持混凝土高强的优点,又能满足构件对耗能能力和抗震性能的要求,是目前研究的一个重要方向。 基于被动控制的设计概念,本文在开缝剪力墙的基础上,缝槽中填入粘弹性材料,以提高剪力墙的抗震性能。本文主要运用非线性有限元方法,对整体墙、开缝墙以及填充粘弹性材料剪力墙的构件以及剪力墙结构进行大量研究,进行的工作有以下几个方面: (1)建立了钢筋、混凝土的弹塑性本构力学模型,对混凝土的损伤进行了定义;利用一组粘弹性材料的剪切松弛试验数据,对其进行了材料拟合,实现了在ABAQUS中对粘弹性材料应力—应变关系的定义。 (2)采用上述定义的材料本构和分离式建模方法,建立了整体墙、开缝墙和填充粘弹性材料墙的非线性有限元模型,并对其进行等速率单调加载,结果表明,墙体开缝造成剪力墙强度和刚度的降低,但变形能力有所提高,而加入粘弹性材料之后,在保持了良好的延性同时,墙体承载力和耗能能力都有所提高。 (3)通过改变粘弹性材料缝的长度与宽度,探讨粘弹性材料缝的尺寸对墙体性能的影响规律,结果表明,随着粘弹性材料缝长度的逐渐增大,墙体承载力和刚度逐渐降低,但延性越来越好,加载曲线下降段越来越平缓;而随着缝槽宽度的逐渐增大,墙体反应无明显变化规律。 (4)采用组合式建模方法分别建立了整体墙、开缝墙和填充粘弹性材料墙三种剪力墙结构的非线性有限元模型,并对其进行了模态分析和动力弹塑性时程分析,结果表明,开缝降低了结构刚度,增大了各阶振型的自振周期和顶层位移反应,但对结构底部受力和损伤分布有利;填充粘弹性材料后,对结构刚度无明显影响,但全面减小了结构地震荷载作用下的反应,并且大大降低了结构损伤程度,起到了很好的减震效果。


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