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短肢剪力墙结构节点扭转性能试验研究

周磊  
【摘要】:短肢剪力墙结构是一种介于异形柱和剪力墙之间的结构形式,有良好的使用功能,应用广泛,研究其抗震性能具有重要意义。而结构的地震反应是多维的,由此引起的结构扭转效应往往是造成结构破坏的一个重要原因。在对短肢剪力墙结构的研究方面,对单个墙肢构件或对单个节点构件研究的较多,而利用三维空间结构模型在水平地震荷载作用下对结构节点抗扭转的研究较少,得出了相关结论并不能充分说明短肢剪力墙节点扭转的破坏机理。本文通过拟静力试验对一空间短肢剪力墙结构模型施加模拟地震扭转效应的偏心的往复水平荷载,研究短肢剪力墙结构及其节点在扭转作用下的抗震性能,并结合有限元理论及有限元计算软件进一步分析了短肢剪力墙整体结构和墙肢节点的受力性能和变形特征。本文主要完成以下工作:1、设计和制作了一1/4缩尺比例的短肢剪力墙结构模型,并对结构模型进行偏心水平荷载作用下的拟静力试验,试验结果表明:短肢剪力墙空间结构属于典型的“强墙肢弱连梁”结构,连梁端部是结构薄弱区域,梁端首先出现塑性铰,这种耗能机构能够很好的传递和消耗地震能量。靠近节点附近的外边缘墙肢部位受到扭矩和楼层较大弯矩的双重作用,受拉作用被强化,是墙肢的薄弱部位,在墙肢连梁相交位置处的节点受弯曲—剪切—扭转共同作用,前中期主要通过节点内部由混凝土和墙肢纵筋组成的的斜压杆机构传递剪力,箍筋受力不明显。2、利用ANSYS有限元计算软件,建立与试验模型参数相同的有限元模型,将计算结果与结构模型试验结果进行对比,并在试验基础上进行扩展研究,通过分析结构变形、裂缝开展及混凝土应力情况研究其在单一工况下的抗扭转性能。并改变模型控制参数和受力条件,进一步研究了轴压比和节点区箍筋配筋率对短肢剪力墙结构抗扭承载能力的影响。根据计算结果及异形柱规程抗剪公式,通过研究比较节点核心区剪力模拟值与安全值,初步提出了适用于短肢剪力墙结构L形节点核心区的抗剪修正公式。3、选取中间层端部T形截面短肢剪力墙上下层反弯点之间墙肢连梁组合体作为研究对象,单独建立节点模型,改变轴压比、墙肢纵筋配筋率,连梁纵筋配筋率,墙肢箍筋配筋率,混凝土强度等级等参数,通过分析节点的滞回性能、延性来研究各参数对节点抗扭转性能的影响。


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