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叠合整体式混凝土剪力墙轴心受压性能研究

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摘要

第一章 绪论

1.1 研究背景

1.2 国外技术发展与研究现状

1.3 国内技术发展与研究现状

1.4 叠合整体式混凝土剪力墙研究意义

1.5 本文研究的主要内容

第二章 试验设计

2.1 试验目的及内容

2.1.1 试验目的

2.1.2 试验内容

2.2 试件设计、制作及材料性能

2.2.1 试件设计

2.2.2 试件制作

2.2.3 材料性能

2.3 测试内容及仪表布置

2.3.1 位移计布置

2.3.2 应变片布置

2.4 加载装置及加载制度

2.4.1 加载装置

2.4.2 加载方案

2.4.3 破坏准则

第三章 试验结果与分析

3.1 试验现象

3.2 破坏模态

3.3 荷载—位移曲线分析

3.3.1 荷载—竖向位移曲线分析

3.3.2 荷载—侧向位移曲线分析

3.3.3 荷载—位移曲线对比分析

3.4 荷载—应变曲线分析

3.4.1 钢筋荷载—应变曲线分析

3.4.2 混凝土荷载—应变曲线分析

3.4.3 荷载—应变曲线对比分析

3.5 轴心受压承载力分析

3.6 轴心受压性能影响因素分析

3.6.1 高厚比

3.6.2 预制率

3.6.3 T型肋方向

3.7 小结

第四章 轴心受压力学公式

4.1 中外轴心受压承载力研究概况

4.1.1 中国规范

4.1.2 美国规范

4.1.3 其他轴心受压承载力公式研究

4.2 中外轴心受压承载力公式对比分析

4.3 叠合整体式剪力墙轴心受压承载力公式推导

4.4 小结

第五章 ABAQUS有限元分析

5.1 ABAQUS简介

5.2 非线性有限元理论分析基础及模型选择

5.2.1 材料本构关系

5.2.2 单元选择

5.2.3 材料属性

5.2.4 边界条件、接触定义及网格划分

5.2.5 加载制度

5.3 轴心受压性能分析

5.3.1 ABAQUS数值模拟结果

5.3.2 荷载—竖向位移对比分析

5.3.3 参数分析

5.4 小结

第六章 结论和建议

6.1 结论

6.2 建议

参考文献

致谢

攻读硕士研究生期间发表或完成的论文

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摘要

叠合整体式混凝土剪力墙(CSW)结构,由两侧预制混凝土带肋薄板和中间现浇混凝土叠合而成整体,两侧预制混凝土带肋薄板仅通过肋部孔洞与叠合层混凝土形成的销栓作用进行拉结。CSW的竖向钢筋可直接采用现浇混凝土结构的搭接方式进行连接,免去了预制剪力墙竖向钢筋采用灌浆套筒连接的繁琐,提高效率。通过叠合层区域内布置的受力钢筋和后浇混凝土将叠合剪力墙、叠合楼板,叠合梁以及相关节点等组成整体,共同受力。
  为研究该类墙体的抗压性能,开展了叠合整体式混凝土剪力墙轴心受压试验研究以及理论分析和数值模拟,通过对1块现浇和7块足尺叠合整体式混凝土剪力墙(CSW)的轴心受压试验,考察了其在轴心荷载作用下的力学性能、破坏模态和承载力,分析高厚比、预制部分面积占截面总面积比例(预制率)和预制薄板板肋方向等因素对剪力墙试件轴心受压性能的影响。结果表明,叠合整体式剪力墙破坏模态分为叠合面开裂破坏和轴心受压破坏两种,对于叠合面开裂破坏,破坏前,有明显的开裂现象,破坏过程平缓,试件承载力较低;对于轴心受压破坏,破坏前,试件表面无明显的裂缝产生,破坏过程突然,承载力较高。试件高厚比对叠合整体式混凝土剪力墙的承载力影响不明显;试件预制率越高,压缩刚度越大,竖向变形越小;制薄带肋薄板板肋对试件的轴心受压性能影响较小。
  针对叠合整体式混凝土剪力墙轴心受压破坏模态,总结中、美规范及相关学者对轴心受压构件承载力公式研究,应用受力刚度分配原则,提出叠合整体式混凝土剪力墙的轴心受压承载力简化计算方法,结果表明简化计算方法计算值较试验值保守,可为进一步研究和工程设计提供理论依据。
  采用ABAQUS通用有限元分析软件对叠合整体式混凝土剪力墙的轴心受压力学性能进行非线性有限元分析和模拟,结果表明,模型所采用接触罚函数定义新老混凝土粘结能够较好的模拟墙体轴心受压破坏模式及承载力,新老混凝土之间的应变变化较为一致,能够较好的模拟新老混凝土协同性工作;且随高厚比的增大,叠合整体式混凝土轴心受压承载力基本呈线性逐渐减小;叠合层混凝土等级越高,试件承载力越大;而纵向钢筋配筋率对试件极限承载力及破坏模态的影响较小。

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