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预制预应力混凝土一字型剪力墙抗震性能研究

作　者: 乔问钊
导　师: 刘之春
学　校: 山东建筑大学
专　业: 防灾减灾工程及防护工程
关键词: 预制预应力混凝土剪力墙轴压比有效预应力抗震性能低周反复加载试验有限元分析
分类号: TU378
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 72次
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内容摘要

近年来,随着我国现代化进程的不断推进和我国劳动力的短缺,一种新的住宅结构体系—预制装配式剪力墙住宅体系因其施工进度快、工程质量好、节约能源等优点受到工程界的关注。采用后张预应力技术将预制剪力墙构件连接装配成整体墙结构,可提高墙体的抗裂能力、整体性和刚度,使结构具有较强的震后恢复能力,与全现浇剪力墙相比,具很多技术经济优势。本文针对住宅结构中通常出现的一字形剪力墙,以预制预应力混凝土一字型剪力墙为研究对象,进行了抗震性能试验研究和有限元模拟计算分析,主要内容为以下几个方面：设计制作了预制预应力混凝土一字型剪力墙试验模型,对模型试件进行低周反复水平加载试验,通过试验数据分析了其屈服荷载、承载力、刚度退化、耗能情况以及延性情况等。试验结果表明,墙体的破坏集中在墙肢根部,连接点位置附近,此处为预制装配式预应力剪力墙的薄弱区,整个墙体呈现弯曲破坏特点。在试验研究的基础上,运用有限元软件ANSYS对试件进行了单向加载全过程非线性分析,通过对试验结果和有限元分析结果的对比分析,得出与试验试件较吻合的计算分析模型。在上述基础上,运用有限元软件ANSYS分别对不同轴压比和不同有效预应力的一字型预制预应力剪力墙模型进行了单向加载全过程非线性计算分析,计算结果表明,构件的延性随轴压比的升高而降低,承载能力在轴压比为0.3时达到最高,随后降低,构件的刚度在轴压比大于0.4时退化明显,综合考虑承载力、延性以及耗能情况,对于6～7度抗震设防烈度区住宅结构体系中的预制一字型预应力混凝土剪力墙,建议其重力荷载代表制作用下墙肢的轴压比不超过0.4；计算结果还表明,随着有效预应力的提高,预制剪力墙构件的前期裂缝得到更好的抑制,构件的刚度,骨架曲线的峰值荷载增加,构件的承载能力提高,但是水平极限位移相应的降低；构件的延性性能降低。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-10
第1章绪论  10-17
  1.1 选题背景及其意义  10-11
  1.2 预制预应力剪力墙结构体系研究现状  11-16
    1.2.1 国外的研究  11-14
    1.2.2 国内的研究  14-16
  1.3 本文研究的主要内容  16-17
第2章试件设计与试验方法  17-37
  2.1 引言  17
  2.2 试件设计  17-29
    2.2.1 模型的相似关系设计  17-18
    2.2.2 试件尺寸及配筋  18-20
    2.2.3 节点形式的选择  20-26
    2.2.4 预应力的设计  26-28
    2.2.5 保护层厚度  28
    2.2.6 轴压比  28-29
  2.3 材料力学性能  29
  2.4 试件制作  29-31
  2.5 测点布置与测量内容  31-33
    2.5.1 钢筋应变片布置  31
    2.5.2 混凝土应变片布置  31-32
    2.5.3 位移测量装置布置  32
    2.5.4 试验测量内容  32-33
  2.6 试验的加载方案  33-37
    2.6.1 试验方法  33
    2.6.2 试验加载系统  33-34
    2.6.3 试验加载制度  34-37
第3章试验过程及结果分析  37-49
  3.1 试件破坏过程及破坏形态  37-39
    3.1.1 试件PW-1的破坏过程  37-39
    3.1.2 破坏形态  39
  3.2 滞回曲线  39-41
  3.3 骨架曲线  41
  3.4 延性分析  41-44
    3.4.1 屈服位移Δ_u的确定  43-44
    3.4.2 极限位移Δ_y的确定  44
    3.4.3 本文试验结果  44
  3.5 耗能分析  44-45
  3.6 承载力退化  45-47
  3.7 刚度退化  47-48
  3.8 结论  48-49
第4章试件的有限元分析  49-68
  4.1 概述  49-50
    4.1.1 有限元分析方法原理  49
    4.1.2 ANSYS软件简介  49-50
  4.2 有限元模型  50-56
    4.2.1 模型的处理  50-51
    4.2.2 材料的本构关系  51-54
    4.2.3 混凝土开裂的处理方法  54-55
    4.2.4 单元的选取  55-56
    4.2.5 预应力的施加  56
  4.3 有限元计算结果对比与分析  56-61
    4.3.1 裂缝的对比  57-58
    4.3.2 荷载—位移曲线的对比  58
    4.3.3 不同阶段下荷载和位移的对比  58-59
    4.3.4 模型的应力、应变云图  59-60
    4.3.5 有限元计算结果综合分析  60-61
  4.4 轴压比的影响  61-64
    4.4.1 位移延性  61-62
    4.4.2 骨架曲线  62-64
    4.4.3 刚度退化  64
  4.5 有效预应力的影响  64-67
    4.5.1 位移延性  65
    4.5.2 骨架曲线  65-67
    4.5.3 刚度退化  67
  4.7 结论  67-68
第5章结论与展望  68-70
  5.1 本文的主要研究结论  68
  5.2 展望  68-70
参考文献  70-73
致谢  73-74
攻读硕士学位期间论文发表及科研情况  74

预制预应力混凝土一字型剪力墙抗震性能研究

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