Nonlinear Finite Element Analysis of Mechanical Performance of Reinforced Concrete Short-Limb Shear Wall

On the basis of test, nonlinear finite element analysis of reinforcedconcrete (R. C) short-limb shear walls under monotonic horizontal load are carried out by ANSYSprogram in order to understand the evolution of cracking, deformation and failure course of thespecimens. At the same time, the results of numerical calculation are compared with the results oftest. The results indicate that, under monotonic horizontal load the failures of the specimens withflange wall and without flange wall all occur at the intersections of lintel bottom and limb ofwall, the failures also occur at the bottom of limb; the load-displacement curve of wall withoutflange is steeper than that of wall with flange, and the ductility is worse than that of wall withflange; the results, such as cracking, deformation, yield load and so on of finite element analysisagree well with the results of test. These results provide theoretical basis of study andapplication of R. C short-limb shear wall.

基于MARC的一字形短肢剪力墙结构抗震性能有限元分析

采用有限元软件MSC.MARC,对一字形短肢剪力墙结构进行了低周往复水平荷载下的数值模拟试验.主要通过一字形短肢剪力墙的应变云图、滞回曲线和骨架曲线等分析,研究了不同轴压比对一字短肢剪力墙结构抗震性能的影响.对本研究的一字形短肢剪力墙结构不同轴压比下抗震能力的结果进行比较可知,虽然轴压比越小,延性越好,抗震能力越强,但从综合因素来看,设计轴压比为0.15的短肢剪力墙的抗震效果明显.分析结果可为一字形短肢剪力墙基于性能的抗震设计时提供参考,推动一字形短肢剪力墙在实际工程中的运用.

装配式轻钢框架-短肢组合墙结构抗震性能研究

为研究装配式轻钢框架-短肢组合墙结构的抗震性能,对3个足尺试件(1个轻钢框架结构、1个轻钢框架-短肢桁架结构、1个轻钢框架-短肢桁架组合墙结构)进行了低周反复荷载试验。分析了结构破坏模式、滞回曲线、承载力、刚度退化、变形性能、耗能和应变。结果表明:短肢桁架以及短肢桁架组合墙作为结构第一道抗震防线,高效提升了轻钢框架结构的抗震性能;相对于轻钢框架结构试件,轻钢框架-短肢桁架组合墙结构试件的极限承载力提高了28482%,初始刚度提高了24446%;组合墙内的短肢钢桁架与混凝土的共同工作性能良好,混凝土的约束作用抑制了短肢桁架的屈曲失稳,短肢桁架提高了组合墙核心混凝土的变形能力。所提出的装配式轻钢框架-短肢组合墙结构传力路径明确、抗震性能优越、装配便捷,特别适用于低、多层装配式轻钢组合结构,其设计思路同样可用于其他装配式钢框架结构。

设置型钢混凝土端柱短肢剪力墙的抗震性能试验研究

为了探究改善钢筋混凝土短肢剪力墙抗震性能的方法,制作了2个设置型钢混凝土端柱的短肢剪力墙试件,并对其进行低周反复循环加载试验。通过试验研究,比较2个试件的开裂荷载、屈服荷载和极限荷载的数值,设置核心型钢管混凝土端柱的短肢剪力墙的数值要高于拼合形型钢混凝土端柱的短肢剪力墙,其强度衰减也相对较为缓慢;2个试件的破坏形态都为弯剪型破坏,其承载能力较高,它们的延性、耗能大大优于一般钢筋混凝土短肢剪力墙结构,对于改善钢筋混凝土短肢剪力墙的抗震性能起到了很好的效果。

短肢剪力墙在民用建筑结构设计中运用分析

在民用建筑结构设计中,有效运用短肢剪力墙可以提高结构设计的灵活性。基于此,本文从短肢剪力墙在民用建筑结构设计中运用的注意事项展开论述,以某民用建筑工程为例,分析了短肢剪力墙在民用建筑剪力墙结构中的截面、边缘构件、钢筋配置、抗震设计、开洞设计方面的应用,实现了对短肢剪力墙在民用建筑结构设计中运用的探讨,希望能够为民用建筑结构设计工作提供参考。

钢筋混凝土短肢剪力墙抗震性能试验研究

通过6片12单层短肢墙试体的低周反复荷载试验,研究了在低周反复荷载作用下钢筋混凝土短肢剪力墙的整体工作性能、破坏形态及滞回特性。结果表明试件的最终破坏均是由连梁失效引起的,连梁是短肢剪力墙结构的薄弱环节,因此,连梁的混凝土强度不应低于墙肢的混凝土强度,以免连梁出现粘结破坏;有翼墙的短肢剪力墙试体其延性系数都达到了3.5以上,其耗能能力较无翼墙短肢墙好。

短肢剪力墙的定义

为了正确定义短肢剪力墙,用肢强系数ζ和整体性系数α来反映短肢剪力墙的受力特性.通过弹性有限元方法对联肢剪力墙在水平力作用下顶点水平位移的分析研究,发现了联肢剪力墙的顶点水平位移随肢强系数ζ的变化规律.当ζ<k[ζ]时,水平位移曲线比较平缓,[ζ]为区分剪力墙和框架的肢强系数限值,k为与楼层数有关的系数.由此,把联肢剪力墙分为2段,满足ζ<k[ζ]的为长肢联肢墙,ζ≥k[ζ]的为短肢联肢墙.同时还指出我国《高层建筑混凝土结构技术规程》(JG J3—2002)给出的短肢剪力墙的定义只考虑墙肢截面高度,不考虑洞口大小,因此是错误的.

后张无粘结预应力装配式短肢剪力墙拟静力试验研究

为研究两种基于干性连接的新型后张无粘结装配式短肢剪力墙——直接装配式和混合装配式短肢墙——的抗震性能,进行了两榀八层新型短肢剪力墙拟静力试验。试验结果表明:合理设计的后张无粘结装配式短肢剪力墙,可以实现'强墙弱梁';连梁的裂缝及损伤均只集中出现在连梁与墙肢的结合部,其它部分基本保持弹性;后张无粘结预应力装配式短肢剪力墙在地震作用下连梁大部分保持弹性,塑性变形主要出现连梁与墙肢的连接部位,有利于震后修复;混合装配式短肢墙因墙肢与连梁处纵向普通钢筋的加入,其极限承载力较直接装配式短肢墙提高了23%。

T形型钢短肢剪力墙低周反复荷载试验研究

为了解决T形短肢剪力墙承载力、延性不对称及在腹板受压时破坏为脆性的问题,提出了型钢短肢剪力墙的概念,即在腹板端部设置型钢暗柱.通过低周反复荷载试验揭示了型钢短肢剪力墙的破坏形态.试验结果表明:型钢短肢剪力墙的承载力和延性有显著提高,适当配置型钢后滞回曲线接近对称,构件的综合性能得到明显改善.

异形柱框轻和短肢剪力墙住宅结构体系

结合应用研究现状及试验、计算分析的结果 ,综合分析了适用于多层住宅建筑的异形柱框轻和适用于中、小高层住宅建筑的短肢剪力墙两种住宅结构体系 ,包括体系构成及特点、适用范围、布置原则、楼盖选型、异形柱的轴压比限值等 ,并且提出了与其相适应的结构计算方法和建议 ,可供工程设计应用时参考。

装配式短肢剪力墙平面模型抗震性能试验

为促进建筑工业化和住宅产业化,进行了预制装配式短肢剪力墙平面模型的抗震性能试验研究.对2个预制装配式和1个现浇的1/2比例单跨三层平面模型进行了低周反复荷载试验.通过观察这两类模型的裂缝开展、破坏过程及破坏形态,对比分析两类模型的滞回曲线、骨架曲线、位移延性系数及耗能能力等,从强度、刚度、延性和耗能等方面综合评价了其抗震性能.试验结果表明:与现浇模型相比,预制装配式模型具有相近的承载能力、位移延性及耗能能力,初始刚度较大,具有相当的抗震性能.

火灾后混凝土短肢剪力墙抗震性能的试验研究

通过对6榀火灾后混凝土短肢剪力墙试件和1榀未受火对比试件的拟静力试验,研究受火时间、轴压比、暗柱和暗支撑的设置对混凝土短肢剪力墙的破坏形态、承载力、刚度、延性比、骨架曲线、滞回耗能等性能的影响。利用Park损伤评价模型对受火前后短肢剪力墙的抗震性能损伤进行评估,提出一种能反映火灾高温对短肢剪力墙抗震性能损伤加大程度的评价指标。借鉴规范的常温下混凝土剪力墙抗剪承载力的计算方法,建议四周受火后混凝土短肢剪力墙抗剪承载力的计算公式。结果表明:火灾后短肢剪力墙的承载力随受火时间的增加而降低。轴压比为0.2的短肢剪力墙受明火60min、120min后,承载力较未受火时分别降低7.3%、19.6%。轴压比可提高火灾后短肢剪力墙的承载力。受明火60min后,轴压比为0.2、0.3的短肢剪力墙的承载力分别较轴压比为0.1时提高24.6%、51.7%。暗柱和X形暗支撑均可提高火灾后短肢剪力墙的刚度和耗能,但暗柱不会提高承载力,而后者对承载力有提高作用。受火前后短肢剪力墙的滞回规则明显不同。

底部框支配筋砌块短肢砌体剪力墙结构抗震性能试验研究

利用子结构试验技术,对三层底部框支配筋砌块短肢砌体剪力墙足尺模型进行拟动力子结构试验,模拟底部一层框架上部五层配筋砌块短肢剪力墙结构在地震作用下的反应。研究该结构在地震作用下的破坏过程、破坏形态和变形能力,给出结构各层的位移时程曲线、层间滞回曲线。试验结果表明,该结构具有较好的整体抗震性能,可满足我国规范7度设防区多道抗震设防的设计要求。

短肢剪力墙洞口宽度限值的研究及短肢剪力墙结构的定义

通过对对称双肢短肢剪力墙洞口宽度的研究,得出了短肢剪力墙洞口宽度发生变化而呈现不同的结构特性时洞口宽度的限值,给出了短肢剪力墙结构的定义,并给出了短肢剪力墙结构分类的差别条件。

基于宏观模型的暗支撑短肢剪力墙非线性分析

建立了适合于带暗支撑短肢剪力墙非线性分析的宏观计算模型,分析推导了SAP程序中Link单元的刚度矩阵,明确了Link单元中各弹簧的物理意义,给出了各单元等效刚度计算方法,选取了合适的单元力—位移关系。用由Link单元建立的宏观模型对3片普通短肢剪力墙和3片带暗支撑短肢剪力墙进行了静力弹塑性分析,试验和计算所得顶点力—位移骨架曲线符合良好,说明所建宏观模型合理,用由Link单元建立的宏观模型能较好的模拟带暗支撑短肢剪力墙的非线性行为。

近断层地震动对短肢剪力墙高层结构地震反应的影响

近断层地震动具有独特的上盘效应、破裂方向性效应和速度脉冲特征。本文分组考察具有这些运动特征的地震动对短肢剪力墙高层建筑结构地震反应的影响。选择台湾集集近断层地震动记录作为地震动输入,利用ANSYS软件对一幢12层短肢剪力墙结构建立空间杆件-壳元组合有限元模型,进行弹塑性时程分析。计算结果表明,近断层地震动上盘效应和破裂方向性效应明显增大短肢剪力墙结构体系的地震反应,短肢剪力墙高层结构的最大层间位移角发生在中部第5层,为0.98%,说明该结构已经达到中等破坏状态;脉冲型地震动效应与结构周期长短密切相关,对长周期结构脉冲效应显著。

框支短肢剪力墙结构中斜柱转换结构抗震试验研究

通过对两榀框支短肢剪力墙斜柱转换结构在竖向荷载及水平低周反复荷载共同作用下的拟静力试验,分析了试件的应力分布状态、破坏形态、荷载传递规律以及转换梁的受力性能和试件的抗震性能。试验结果表明,斜柱式转换结构受力特点类似于一个简单桁架,转换层上层传力梁强度和刚度对转换梁性能有重要的影响,设计合理的框支短肢剪力墙-斜柱转换结构具有较好的延性,可以形成多道抗震防线,从而获得较好的抗震性能。

高厚比变化时十字型短肢剪力墙弹塑性分析(英文)

利用ANSYS对七个十字型钢筋混凝土短肢剪力墙进行单调荷载作用下的弹塑性分析,比较了剪力墙截面高厚比变化时,剪力墙的承载能力、刚度和延性变化情况,分析结果表明,随高厚比的提高,结构的承载力有所提高,而延性先增加后降低,结构设计中应充分考虑该因素的影响.当剪力墙高厚比为6.6时,承载能力及变形能力均较好,屈服荷载与极限荷载提高显著,延性系数达到最大,为实际工程的截面设计提供了有意义的依据.

高阶单步力控制拟动力试验方法研究

本文采用高阶单步力控制试验方法,提出了减少试验误差的若干处理技术,进行了三层底部框支配筋砌块短肢砌体剪力墙足尺结构的拟动力试验,实现了大刚度多自由度复杂结构拟动力试验。试验结果表明,足尺拟动力试验可以很好地反映结构在真实地震作用下的反应,而采用力控制试验方法在结构恢复力特性进入下降段之前是可行的。

关于剪力墙结构设计的几个问题

针对住宅建筑剪力墙结构的抗震设计,探讨了剪力墙结构的平面布置、墙肢截面厚度、剪力墙约束边缘构件和连梁的设计等。