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喷涂混凝土夹心剪力墙抗震性能试验研究

作　者: 宋晓璐
导　师: 钱稼茹
学　校: 清华大学
专　业: 土木工程
关键词: 喷涂混凝土夹心墙轴心受压抗震性能试验有限元分析
分类号: TU352.11
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

住宅产业化是我国住宅建设的发展方向，住宅产业化的一个重要方面是采用装配整体式工业化结构体系。夹模喷涂混凝土夹心剪力墙结构（也称为SW建筑体系）是一种新型工业化住宅体系，具有结构、保温、防火一体化的优点，符合我国节能减排的基本国策。SW建筑体系的主要承重及抗侧力构件为夹模喷涂混凝土夹心剪力墙（简称夹心墙）。为给夹心墙的设计提供依据，本文完成了4个夹心墙试件的轴心受压试验以及12个夹心墙试件在恒定竖向力和往复水平力作用下的拟静力试验，采用MSC. Marc (2010)对夹心墙进行了有限元分析，研究了参数对试件承载力及刚度的影响。轴心受压试验结果表明：夹心墙试件的破坏形态为弯折破坏；夹心墙的轴心受压承载力可采用钢筋混凝土柱轴心受压承载力的公式进行计算；夹心墙的轴心受压承载力和轴向刚度随混凝土层厚度的增大而增大，而插丝间距则对夹心墙的轴心受压承载力和轴向刚度没有影响。拟静力试验结果表明：试件的各层混凝土和边缘构件为一个整体，能共同抵抗竖向力和水平力，墙体和边缘构件间的竖缝连接可靠；在恒定竖向力和往复水平力作用下的夹心墙试件有压弯破坏、剪切破坏和弯剪破坏3种破坏模式；压弯破坏的试件，其极限位移角大于1/120，弹塑性变形能力满足剪力墙结构抗震要求；剪切破坏或弯剪破坏的试件，其极限位移角小于1/120，弹塑性变形能力不满足剪力墙结构抗震要求；压弯破坏试件的耗能能力比剪切破坏和弯剪破坏试件的耗能能力大；压弯破坏试件，最外侧竖向钢筋受拉屈服时底截面竖向钢筋的应变分布符合平截面假定；试件在轴压力作用下的斜截面受剪承载力和正截面受弯承载力，可采用现行规范钢筋混凝土剪力墙承载力公式计算。有限元分析及参数分析的结果表明：有限元的数值模拟结果与试验实测结果基本吻合；夹心墙的承载力和刚度随轴压比、混凝土强度及厚度的增大而增大；钢丝强度对夹心墙刚度基本无影响；钢丝网参与抗剪但不参与抗弯。本文还对8个不同剪跨比、设置钢筋网的夹心墙进行了有限元分析。结果表明：夹心墙均为压弯破坏；随剪跨比增大，夹心墙的承载力和刚度下降，峰值位移及位移角增大。根据试验及有限元分析结果，提出了喷涂混凝土夹心墙应按强剪弱弯的原则设计等建议，可供实际工程设计参考。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-9
第1章绪论  9-19
  1.1 研究背景及意义  9-10
  1.2 文献综述  10-18
    1.2.1 工业化住宅体系发展概况  10-12
    1.2.2 预制夹心剪力墙发展概况  12-18
    1.2.3 小结  18
  1.3 本文研究内容  18-19
第2章轴心受压试验  19-28
  2.1 试验概况  19-22
    2.1.1 试件  19-21
    2.1.2 材料强度  21
    2.1.3 加载装置与加载制度  21-22
    2.1.4 测点布置  22
  2.2 试验结果及分析  22-26
    2.2.1 破坏形态  22-24
    2.2.2 承载力与位移  24-25
    2.2.3 试验结果分析  25-26
  2.3 轴心受压承载力计算  26-27
  2.4 本章小结  27-28
第3章抗震性能试验  28-90
  3.1 试验概况  28-43
    3.1.1 试件  28-35
    3.1.2 材料强度  35-37
    3.1.3 加载装置、加载方案及测点布置  37-43
  3.2 试验结果及分析  43-88
    3.2.1 破坏过程  43-60
    3.2.2 滞回曲线和骨架线  60-66
    3.2.3 骨架线特征点的水平力、位移（位移角）  66-76
    3.2.4 钢筋应变  76-82
    3.2.5 承载力  82-84
    3.2.6 刚度  84-86
    3.2.7 变形能力与延性  86-87
    3.2.8 耗能能力  87-88
  3.3 本章小结  88-90
    3.3.1 破坏形态  88-89
    3.3.2 变形能力  89
    3.3.3 承载力  89-90
第4章试验模型的有限元分析  90-119
  4.1 概述  90
  4.2 有限元模型建立  90-98
    4.2.1 单元类型  90-91
    4.2.2 材料本构模型  91-93
    4.2.3 界面连接  93-95
    4.2.4 边界条件  95-96
    4.2.5 有限元模型及加载与求解设置  96-98
  4.3 数值分析结果  98-108
    4.3.1 水平力 F-位移曲线  98-100
    4.3.2 变形与混凝土裂缝分布  100-102
    4.3.3 钢筋应力云图  102-108
    4.3.4 承载力  108
  4.4 参数分析  108-112
    4.4.1 轴压比  108-109
    4.4.2 混凝土强度  109-110
    4.4.3 喷涂混凝土厚度  110-111
    4.4.4 钢丝网配筋强度  111-112
  4.5 改进夹心墙的有限元分析  112-117
    4.5.1 破坏形态  114-116
    4.5.2 水平力 F-位移曲线  116
    4.5.3 承载能力及位移  116-117
  4.6 本章小结  117-119
第5章结论、建议与展望  119-122
  5.1 结论  119-120
  5.2 建议  120-121
  5.3 展望  121-122
参考文献  122-124
致谢  124-126
个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果  126

喷涂混凝土夹心剪力墙抗震性能试验研究

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