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砌体基本力学性能及高层配筋砌块砌体剪力墙抗震性能研究

吕伟荣  
【摘要】: 目前,配筋砌体结构在美国、欧洲、日本以及新西兰等发达国家被广泛地应用于建造高层房屋,尤其是在美国,配筋砌块砌体剪力墙结构的建造高度与钢筋混凝土剪力墙结构基本一致。 高层配筋砌体结构在我国则起步较晚,理论体系尚未完善,处于试点工程阶段。本文就砌体的基本受力性能和高层配筋砌块砌体剪力墙抗震性能两个方面进行研究,主要成果如下: 1.以经典的平面破坏理论为基础,结合模糊数学中模糊理论,首次提出将三类典型的砌体剪压复合破坏形态划分为两个破坏区,即剪摩-剪压破坏区和剪压-斜压破坏区。在单一的破坏区内,运用权函数将对应于不同破坏形态的破坏理论有机地结合起来,推导出相应的砌体静力与动力抗剪强度计算公式。同时,针对现行规范中关于砌体抗剪强度设计值取值上的不合理之处加以改进,提出了基于上述破坏区理论的砌体抗震和非抗震抗剪强度设计值公式。 2.通过对国内外大量灌芯砌体受压试验结果的分析,提出了适用于灌芯砌体受压各项力学性能参数(变形模量、极限应变、应力-应变曲线、泊松比等)的计算方法。同时,运用Kupfer破坏准则、变形协调及静力平衡条件,首次在理论分析的基础上提出将芯柱混凝土与砌块强度比fcu/fcb控制在(1.5~3.5)的合理范围内,为工程设计上合理选择灌芯砌体材料的强度等级提供了依据。 3.通过对剪力墙结构的单开间框架支撑模型进行研究,提出了多开间的改进框架支撑模型,该模型可适用于不同层高宽比、不同材料以及框支、开洞等不同形式的剪力墙结构。与框支配筋砌块砌体剪力墙子结构拟动力试验结果对比表明,改进框架支撑模型能有效地反映剪力墙结构在地震作用下的弹塑性变形性能。 4.根据国内外大量的研究资料,提出了适用于配筋砌块砌体剪力墙结构的五个抗震性能水平,即充分运行、运行、基本运行、保障安全和接近倒塌,并给出了相应的判断标准。同时,对传统的模态Pushover方法加以了改进,即用能力谱法计算结构最大地震反应值取代时程分析法。计算结果表明,此方法既简单又有效。 5.运用改进框架支撑模型模拟配筋砌块砌体剪力墙,分别对不同形式的高层配筋砌块砌体剪力墙结构进行模态Pushover-能力谱法分析。计算结果表明,配筋砌块砌体剪力墙结构具有良好的抗震变形能力,能满足地震区高层建筑的抗震要求。据此,对配筋砌块砌体剪力墙结构房屋抗震设计时的最大适用高度提出建议,即改进了现行规范中全部落地剪力墙结构房屋最大适用高度,并填补了框支配筋砌块砌体剪力墙结构房屋最大适用高度规定上的空白。


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