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多高层预制预应力剪力墙抗震性能弹塑性静力分析

作　者: 阴麒麟
导　师: 傅日荣
学　校: 山东建筑大学
专　业: 结构工程
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: TU973.16
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

随着近年来社会经济进步,房地产业随之迅猛发展,现浇钢筋混凝土剪力墙结构因其利于空间划分和使用而在我国多层和高层住宅结构体系中得到大量应用。但其自身存在着一定的缺点,比如工业化程度低、施工质量差、资源消耗过大、现场劳动强度大、湿作业量较大、施工速度慢、施工时产生过大噪音、不利于环保发展等。为了适应社会的发展以及现代化建筑的需要,预制预应力剪力墙结构体系被逐渐的应用开来,该结构形式的优点是施工速度快、施工质量好、能源浪费少、现场湿作业少,工人工作强度小等。在我国,预制预应力剪力墙的应用处于刚起步阶段,还需要进一步的理论及试验研究。本文针对多层及高层预制预应力剪力墙结构,以一字型、T字型及联肢型预制预应力剪力墙为研究对象,现浇剪力墙为对比,通过非线性有限元分析和试验研究相结合,分析预制预应力剪力墙的抗震性能,同时建立一10层的预制预应力剪力墙模型,研究其破坏形式和弹塑性性能,主要内容为以下几个方面：设计制作了一字型、T字型及联肢型预制预应力混凝土剪力墙试验模型,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及连梁与墙肢交汇处,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,整个墙体呈现弯剪破坏特点,以弯曲破坏为主。在试验研究的基础上,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预制预应力剪力墙模型进行了单调水平荷载作用下的全过程弹塑性计算分析,计算结果表明,预制剪力墙随着轴压比的增加,其承载能力和刚度提高,但变形能力和延性下降；预制预应力剪力墙随着有效预应力的增大其变形能力下降、延性系数降低。通过对10层预制预应力剪力墙模型的弹塑性静力分析,得到如下结论,在联肢剪力墙结构中,连梁是第一道防线,墙肢为二道防线,底部加强区设置边缘构件可以延缓裂缝发展及墙肢破坏,边缘构件部位为受力最大区域,也是剪力墙墙肢最重要的耗能部位在多遇地震作用下或结构处于正常使用状态时,结构构件一般处于弹性或弹塑性初级阶段,在此阶段预制预应力剪力墙与现浇混凝土剪力墙相比,有更强的抗开裂能力和弹性变形能力。在地震发生后或房屋因其他原因开裂后,由于预制预应力结构自身良好的弹性恢复性能,易于在灾后进行处理修复,体现了良好的经济社会效益。

全文目录

摘要  4-6
ABSTRACT  6-11
第1章绪论  11-19
  1.1 选题背景及其意义  11-12
  1.2 预制预应力剪力墙结构体系研究现状  12-18
    1.2.1 国外关于预制装配式结构的研究  12-16
    1.2.2 国内关于预制装配式结构的研究  16-18
  1.3 本文研究的主要内容  18-19
第2章预制预应力剪力墙试验及结果分析  19-45
  2.1 试验目的  19
  2.2 试件设计  19-25
    2.2.1 试件尺寸及截面配筋  19-22
    2.2.2 剪力墙层间节点的设计  22-23
    2.2.3 预应力的设计  23-25
    2.2.4 轴压比  25
  2.3 材料力学性能  25-26
  2.4 试验方案  26-29
    2.4.1 试验方法的选取  26-27
    2.4.2 试验加载系统  27-28
    2.4.3 试验加载制度  28-29
  2.5 试验结果分析  29-44
    2.5.1 试件破坏过程及破坏形态  29-33
    2.5.2 滞回曲线  33-35
    2.5.3 骨架曲线  35-37
    2.5.4 位移和延性分析  37-40
    2.5.5 耗能性能  40-41
    2.5.6 刚度退化  41-44
  2.6 试验结论  44-45
第3章多高层预制预应力剪力墙弹塑性静力分析  45-67
  3.1 概述  45-46
    3.1.1 有限元分析方法原理  45
    3.1.2 ANSYS软件简介  45-46
  3.2 有限元模型  46-54
    3.2.1 模型的处理  46-47
    3.2.2 材料的本构关系  47-52
    3.2.3 混凝土开裂的处理方法  52
    3.2.4 单元的选取  52-54
    3.2.5 预应力的施加  54
  3.3 轴压比对试件的影响  54-59
    3.3.1 试件模型的建立  55-58
    3.3.2 承载力与延性系数  58
    3.3.3 骨架曲线  58
    3.3.4 刚度退化  58-59
  3.4 有效预应力对试件的影响  59-61
    3.4.1 位移延性  59-60
    3.4.2 骨架曲线  60-61
    3.4.3 刚度退化  61
  3.5 10层预制预应力剪力墙弹塑性静力分析  61-65
    3.5.1 有限元模型的建立  62
    3.5.2 有限元荷载加载及计算  62-63
    3.5.3 模型破坏分析  63-64
    3.5.4 模型对比分析  64-65
  3.6 结论  65-67
第4章结论与展望  67-69
  4.1 本文的主要研究结论  67-68
  4.2 展望  68-69
参考文献  69-72
致谢  72-73
攻读硕士学位期间论文发表及科研情况  73

多高层预制预应力剪力墙抗震性能弹塑性静力分析

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