交叉斜向配筋空心剪力墙力学性能研究

摘要

随着新型城镇化建设的逐步推进，高层建筑的大规模发展已成必然之势。钢筋混凝土剪力墙结构在我国高层建筑结构中占有很大的比例。在地震力作用下剪力墙结构中存在沿斜向分布主应力，传统剪力墙结构中分布钢筋在抵抗主应力时传力不直接，墙体容易开裂。此外，剪力墙结构自重大，墙体配筋密集，不便利于施工操作。斜向配筋空心剪力墙结构针对上述问题而来，可以改善传统剪力墙结构的受力特性。本文对斜向配筋空心剪力墙结构的力学性能做了详细分析，主要内容如下:
　　通过对钢筋混凝土剪力墙结构研究方法进行总结，结合试验构件建立ANSYS分离式模型并与试验结论对照，总结ANSYS建模规律并验证建模水平。结合斜向配筋空心剪力墙专利以及相关结构设计规范，设定斜向配筋实心剪力墙与普通剪力墙基本参数，建立分离式斜向配筋实心剪力墙ANSYS模型，对比斜向配筋实心剪力墙与普通剪力墙在承载力和延性上的差别，其承载力最大提高量达到29.4％，相应的延性提高量达到53.3％。在实心剪力墙内部开设孔洞，对比开设孔洞后剪力墙在承载力及延性上的变化，对斜向配筋空心剪力墙的受力变形规律作出判断。对比斜向配筋空心剪力墙与普通剪力墙在承载力延性上的差别，其承载力最大提高量达到14.4％，相应的延性提高量达到21.4％。开设孔洞后，高宽比不同的剪力墙墙体自重减少各不相同。通过对比钢筋增加量、混凝土减少量所带来的造价变化可以发现，合理选配斜向钢筋不仅可以使得墙体承载力和延性有所提高，而且可以节约工程造价。
　　在总结斜向配筋空心剪力墙有限元计算结论的基础上，提出了墙体中斜向钢筋以及分布钢筋的最佳配设原则;针对不同高宽比墙体给出了相应的开孔位置建议，并给出了开孔位置参考图。结合斜向配筋空心剪力墙专利，就填充内膜材料的选取作了介绍并概述了斜向配筋空心剪力墙的适用范围;根据斜向配筋空心剪力墙的特点，对其在实践应用中的施工要求给出了建议。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 选题背景及意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 剪力墙承载变形特点及破坏形态

1．2．2 剪力墙承载性能试验研究现状

1．2．3 剪力墙承载性能有限元分析现状

1．2．4 新型剪力墙研究及开发现状

1．3 本文主要工作

第2章 非线性有限元基础及ANSYS实现

2．1 材料本构模型

2．1．1 混凝土的本构模型

2．1．2 钢筋的本构模型

2．1．3 材料强度取值

2．1．4 钢筋混凝土的破坏准则

2．1．5 钢筋混凝土的有限元离散

2．2 非线性方程的求解

2．3 开裂荷载、屈服荷载、极限荷载的判定原则

2．4 普通单片剪力墙有限元建模与分析

2．4．1 整体式建模与分离式建模的讨论

2．4．2 建模能力评估

2．4．3 普通单片剪力墙基本参数

2．4．4 有限元模型的建立

2．4．5 边界条件与对称性

2．4．6 荷载施加

2．4．7 有限元分析

2．4．8 计算结果及讨论

2．5 本章小结

第3章 交叉斜向配筋实心剪力墙极限承载力分析

3．1 基本参数

3．1．1 增设交叉斜向钢筋的剪力墙基本参数

3．1．2 普通剪力墙基本参数

3．2 有限元建模

3．2．1 增设交叉斜向钢筋的剪力墙有限元建模

3．2．2 普通剪力墙有限元建模

3．3 极限承载力分析

3．4 计算结果及分析

3．5 本章小结

第4章 交叉斜向配筋空心剪力墙极限承载力分析

4．1 基本参数

4．2 有限元建模

4．3 极限承载力分析

4．4 计算结果及分析

4．5 骨架曲线对比

4．6 用料对比

4．7 本章小结

第5章 交叉斜向配筋空心剪力墙设计建议

5．1 交叉斜向配筋空心剪力墙的设计要点及适用条件

5．1．1 墙体钢筋布设要点

5．1．2 墙体孔洞设置要点

5．1．3 填充内膜材科

5．1．4 斜向配筋空心剪力墙适用范围

5．2 施工要求

5．3 本章小结

第6章 结论与展望

6．1 主要结论

6．2 进一步工作的展望

参考文献

致谢