混合暗支撑联肢剪力墙非线性有限元数值模拟

混合暗支撑联肢剪力墙是一种新型延性双肢剪力墙,其在地震作用下受力机理复杂,故准确模拟其非线性受力过程是结构抗震分析的重要课题。本文利用先进的数值模拟技术,在已有试验研究的基础上,对混合暗支撑联肢剪力墙进行合理建模,并系统分析了轴压比、配筋率、高宽比和连梁刚度等对混合暗支撑联肢剪力墙承载力和变形性能的影响规律。分析结果表明,数值模拟结果和试验结果吻合较好;轴压比、配筋率对混合暗支撑联肢剪力墙的弹性和弹塑性性能影响显著;连梁刚度主要影响混合暗支撑联肢剪力墙开裂后的性能;而高宽比既影响混合暗支撑联肢剪力墙的承载力和变形性能,又决定着混合暗支撑联肢剪力墙的破坏形式。研究结果对混合暗支撑联肢剪力墙的地震弹塑性计算具有一定的参考价值。

混合联肢部分外包组合剪力墙基于两阶段耗能的塑性设计方法研究

混合联肢部分外包组合剪力墙结构是一种典型的两阶段耗能结构体系。依据现行设计规范设计的混合联肢部分外包组合剪力墙结构对结构弹塑性阶段的整体性能缺乏考虑,在设防地震和罕遇地震作用下结构的屈服顺序难以控制。基于混合联肢部分外包组合剪力墙结构体系“小震不坏,中震可修,大震不倒”的三水准抗震设防性能目标,提出结构两阶段耗能的塑性设计方法。以目标位移和理想破坏模式作为预测结构弹塑性受力状态性能目标,针对不同地震水准下的性能目标,考虑耦连比对结构合理耗能机制的影响,将结构的能力曲线等效为三线型,改进了传统基于能量平衡的塑性设计方法,保证结构在设防地震及罕遇地震下实现理想屈服顺序,避免薄弱层产生。采用建议的设计方法设计了一个12层结构算例,并采用ABAQUS对算例进行推覆分析和弹塑性时程分析。结果表明,采用基于两阶段耗能的塑性设计方法预测的中震及大震下结构顶点位移角与数值分析结果误差分别为0.5%和12.1%,最大层间位移角满足结构弹塑性层间位移角的要求。算例结构能够实现“强节点弱构件、强墙肢弱连梁”合理的屈服顺序,保证结构预期的失效机制和不同地震水准作用下的性能目标,验证了基于两阶段耗能的塑性设计方法的有效性。

小跨高比连梁混合暗支撑高阻尼混凝土联肢剪力墙试验研究

混合暗支撑高阻尼混凝土联肢剪力墙是一种新型延性双肢剪力墙,它将暗支撑引入双肢墙的两个墙肢,将内置带剪力钉钢板连梁作为剪力墙洞口连梁,墙身由高阻尼混凝土浇筑而成。本文对这种新型联肢剪力墙结构进行了低周反复加载实验与数值模拟,较系统地分析了该新型剪力墙结构的承载力、延性、耗能、破坏机制、破坏特征以及刚度衰减过程等性能。结果表明:与现有暗支撑混凝土联肢剪力墙相比,混合暗支撑高阻尼混凝土联肢剪力墙开裂强度、极限承载力、耗能能力及变形能力均有一定程度的提高,显示了良好的抗震性能;当剪力墙连梁跨高比越小,混合暗支撑高阻尼混凝土剪力墙的抗震性能越好。

基于可靠度的带暗支撑双肢剪力墙抗震性能研究

为研究带暗支撑双肢剪力墙在材料参数等不确定性下的可靠度,利用有限元软件OpenSees对带暗支撑双肢剪力墙进行可靠度分析,结合单设计参数分析与正交设计组合分析,得到了设计参数的限值及较优水平组合。分析结果表明:轴压比、高宽比、连梁跨高比增大会降低结构可靠指标,使结构偏于不安全,而暗支撑含钢率、连梁配筋率增大对结构的安全性能有利。根据研究结果,建议带暗支撑双肢剪力墙结构轴压比限制在0.6范围内,高宽比<2.8为宜,连梁跨高比可取1.0~2.5,暗支撑含钢率取0.67%~1.78%为宜,连梁配筋率取0.25%~0.45%为宜;在轴压比增大时,建议严格控制高宽比,减小连梁跨高比,增加暗支撑含钢率和连梁配筋率。

带暗支撑双肢短肢剪力墙抗震性能试验研究

钢筋混凝土短肢剪力墙结构是一种新型的中高层住宅结构体系,已有较多的工程应用,但是短肢剪力墙的抗震性能较差,如何提高短肢剪力墙的抗震性能是目前工程界十分关注的问题。本文提出了带暗支撑短肢剪力墙,并以典型的双肢短肢剪力墙为例,选择了4个1/3缩尺的双肢短肢剪力墙试验模型,2个为普通双肢短肢剪力墙模型,2个为带暗支撑双肢剪力墙模型,进行了对比性的抗震性能试验研究,较系统地分析了带暗支撑双肢短肢剪力墙的承载力、刚度、延性、耗能能力及破坏特征,建立了承载力计算模型,计算结果与实测结果符合较好。试验表明,带暗支撑双肢短肢剪力墙的抗震能力比普通双肢短肢剪力墙显著提高。

不同暗支撑型式的带暗支撑双肢剪力墙抗震性能试验研究

在已有钢筋混凝土带暗支撑双肢剪力墙研究的基础上,设计了3个不同暗支撑配筋型式的四层双肢剪力墙和1个普通四层双肢剪力墙1/4缩尺模型,并进行了在低周反复荷载作用下与普通双肢剪力墙的对比试验研究。较系统地分析了结构的承载力、延性、耗能、用钢量和破坏特征等。还建立了带暗支撑双肢剪力墙的力学模型、承载力计算公式,计算结果与实测值符合较好。

带暗支撑短肢剪力墙及核心筒抗震研究与应用

提出了钢筋混凝土带暗支撑异形截面短肢剪力墙,提出了带暗支撑核心筒。对不同设计参数、不同受力特点的钢筋混凝土带暗支撑异形截面(一字形、T形、L形、Z形)短肢剪力墙及带暗支撑核心筒模型进行了低周反复荷载下的抗震性能试验研究,较系统地分析了其承载力、刚度、延性、滞回特性及耗能能力。在试验研究的基础上,建立了带暗支撑异形截面短肢剪力墙及核心筒的力学模型,提供了抗震设计方法,在实际工程应用中取得了良好的效果。

钢筋混凝土带暗支撑一字形截面短肢剪力墙抗震性能试验研究

对6个1 2缩尺的一字形截面短肢剪力墙构件进行了低周反复荷载下的抗震性能试验研究,墙肢截面高厚比分别为5.0、6.5、8.0,按普通与墙板中加设暗支撑两种情况进行设计。研究了带暗支撑一字形截面短肢剪力墙的承载力、刚度、延性、耗能、滞回特性等,并提出了抗震设计建议。

PRC连梁-混合联肢剪力墙抗震性能分析

PRC连梁-混合联肢剪力墙是将传统的钢筋混凝土联肢剪力墙中的混凝土连梁用钢板-混凝土组合(PRC)连梁代替而形成的一种新型结构体系,对其抗震性能尚缺乏系统研究。该文在对PRC小跨高比连梁构件研究成果的基础上,设计出了PRC连梁-混合联肢剪力墙的BS基本模型试件,利用有限元软件对PRC连梁-混合联肢剪力墙抗震性能进行数值模拟,研究了连梁内嵌钢板部分、连梁钢筋部分和混凝土部分的应力分布情况,分析了结构的塑性铰发展规律。研究了耦联率、连梁截面尺寸、单面墙肢高宽比、楼层总高度和楼板作用等参数对该种新型结构体系抗震性能的影响,建议适合于高烈度抗震设防区PRC连梁-混合联肢剪力墙合理耦联率的取值范围为40%~60%。

不同型式暗支撑短肢剪力墙抗震性能试验研究

本文选取短肢剪力墙结构体系中较为薄弱的抗震构件“一”形短肢剪力墙,采用不同的暗支撑型式进行了两个1/2缩尺的带暗支撑短肢剪力墙构件的低周反复荷载试验,比较分析了它们的承载力、刚度、延性、滞回特性、耗能能力及破坏机制,建立了其承载力计算模型与方法。计算结果与实测值符合较好。

钢筋混凝土带暗支撑Z形截面短肢剪力墙抗震性能试验研究

对6个1/2缩尺的Z形截面短肢剪力墙构件进行了低周反复荷载下的抗震性能试验研究,墙肢截面高厚比分别为5、6.5、8,按普通与墙板中加设暗支撑两种情况进行设计。研究了带暗支撑Z形截面短肢剪力墙的承载力、刚度、延性、耗能、滞回特性等,并提出了抗震设计建议。

不同连梁跨高比带暗支撑双肢剪力墙抗震性能试验研究

为探讨不同连梁跨高比带暗支撑双肢剪力墙的抗震性能,进行了 2组连梁跨高比分别为 1. 0和1. 5的 4个 4层双肢剪力墙 1 /4缩尺模型的抗震性能试验研究。较系统地分析了结构的刚度及其退化过程以及承载力、延性、耗能、破坏机制和破坏特征等。结果表明,连梁跨高比相对小的带暗支撑双肢剪力墙抗震性能较好。承载力计算结果与实测值符合较好。

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。

高阻尼混凝土钢板暗支撑双肢剪力墙数值分析

在试验研究的基础上,用非线性有限元分析软件MSC.Marc对高阻尼混凝土带钢板暗支撑双肢剪力墙进行了低周反复荷载下的数值模拟,并分析了轴压比、配钢率、高宽比和连梁刚度等对高阻尼混凝土带钢板暗支撑双肢剪力墙承载力和变形性能的影响规律.分析结果表明,数值模拟结果和试验结果吻合较好,当轴压比大于0.4时,高阻尼混凝土钢板暗支撑双肢剪力墙的延性显著下降,相对暗支撑配钢率为0.96~6.73时,能较好地改善双肢剪力墙的极限承载力.连梁跨高比、高宽比主要影响双肢剪力墙的承载力和变形性能.研究结果对高阻尼混凝土暗支撑双肢剪力墙的地震弹塑性计算具有一定的参考价值.

带暗支撑T形截面短肢剪力墙抗震性能试验研究

通过6个1∶2缩尺的T形截面带暗支撑短肢剪力墙模型的低周反复荷载试验研究,分析比较了带暗支撑T形截面短肢剪力墙和普通T形截面短肢剪力墙的承载力、刚度及其衰减过程、延性、耗能、滞回特性及破坏特征。试验表明,加设钢筋混凝土暗支撑可显著提高T形截面短肢剪力墙的抗震性能。

带暗支撑短肢剪力墙结构弹塑性地震反应分析

在试验研究的基础上,本文建立了带暗支撑短肢剪力墙结构的弹塑性时程分析力学模型。运用DRAIN2D+程序,对带暗支撑短肢剪力墙结构及普通短肢剪力墙结构进行了弹塑性地震反应时程分析,对二者计算的结果进行了比较。计算分析表明,带暗支撑短肢剪力墙结构的地震反应,明显小于不带暗支撑的普通短肢剪力墙结构。

暗支撑倾角变化时十字型短肢剪力墙非线性分析

以带暗支撑的十字型钢筋混凝土短肢剪力墙结构非线性分析为研究背景,进行构件程序试验,研究了构件尺寸相同的情况下暗支撑倾角不同的十字型短肢剪力墙的承载力、变形能力、刚度、延性、耗能等的变化情况,揭示该型短肢剪力墙结构的真实力学行为,得出暗支撑在短肢剪力墙内布置的角度为60度～70度时对结构最为有利,为实际工程的截面设计提供有意义的依据。

带暗支撑的短肢剪力墙结构探讨

根据短肢剪力墙结构的研究现状,分析了短肢剪力墙结构的定义形式,提出了该结构的发展趋势和今后研究的立足点和重点,为工程研究提供参考依据。

暗支撑高度变化时十字型短肢剪力墙非线性分析

利用ANSYS对8个带暗支撑的十字型钢筋混凝土短肢剪力墙进行单调荷载作用下的非线性有限元分析,比较了在暗支撑布置高度变化时,剪力墙的承载能力、刚度和变形能力变化情况,分析了带暗支撑的十字形短肢剪力墙的暗支撑位置对构件的极限荷载和破坏形态的影响,揭示该型短肢剪力墙结构的真实力学行为,得出暗支撑在十字形短肢剪力墙的上下两端附近时对抗震最为有利的结论。为实际工程的截面设计提供依据。

混合联肢部分外包组合剪力墙抗震性能试验研究

为满足高层建筑对抗震性能及装配性能的要求,提出一种混合联肢部分外包组合剪力墙结构。通过对一榀三层对称双肢2/3缩尺试件的低周反复加载试验,观测混合联肢部分外包组合剪力墙结构在循环荷载作用下的破坏全过程,分析试件的滞回性能、承载力、延性、刚度退化、耗能能力及连梁转动能力。研究表明:混合联肢部分外包组合剪力墙结构的滞回曲线饱满而稳定,没有明显的捏缩现象,该试件正反向位移延性系数平均值达到3.65,抗震性能及协同工作能力良好;剪切型钢连梁的损伤集中在连梁腹板处,极限塑性转角达到0.05rad;由于墙肢中部区格翼缘的设置,限制墙肢底部混凝土剪切裂缝的发展,剪力墙破坏的主要形式为弯曲破坏;钢连梁及型钢部分外包组合剪力墙均表现出优良延性和耗能能力;结构极限层间侧移角达到1/45,超过罕遇地震下规范限值要求。按照整体结构屈服时耦连比为45%设计的试件,塑性铰的发展满足"强墙肢弱连梁"的规律。基于试验结果,利用有限元软件ABAQUS进行拟静力分析,与试验吻合较好。