带窗下墙的预制混凝土剪力墙结构抗震性能研究

摘要

鉴于预制装配式混凝土剪力墙结构制作工艺的不同，门窗洞口处的窗下墙不再是传统意义上的非结构构件，而是作为结构构件参与受力。深入研究带窗下墙的预制装配式混凝土剪力墙结构的受力性能及其破坏模式，对评价该类结构的抗震性能具有重要意义。针对上述研究需求，本文开展了带窗下墙的预制剪力墙结构的抗震性能试验研究，在此基础上提出了适用于该类结构的精细有限元数值模拟方法，揭示了该类高层结构的地震损伤机理，并对该类结构的设计方法进行了初步探究。主要成果如下:
　　(1)基于分层壳单元建立了7片灌浆套筒预制剪力墙试件的精细化有限元模型，模拟结果与试验结果整体吻合良好，验证了该精细化有限元模型的合理性和准确性。说明采用等同现浇的方法能够较好的模拟灌浆套筒预制剪力墙的受力特性。
　　(2)进行了两个带不同高度窗下墙的两层预制剪力墙试件的低周反复试验，提出并验证了适用于该类构件的精细有限元数值模拟方法。试验和数值模拟分析结果表明，窗下墙与连梁间水平拼缝脱开，形成两根并列布置的双连梁，该类构件呈现出明显“双连梁”受力特性。预制窗下墙显著提高了该类构件的刚度、承载力和耗能能力。
　　(3)以一7度区高层预制混凝土剪力墙结构作为基本研究对象，建立了该结构的精细有限元模型，研究了无窗下墙、矮窗下墙和高窗下墙对预制混凝土剪力墙整体结构抗震性能的影响。分析结果表明，预制窗下墙能够显著提高结构的整体耗能能力，有效减小结构层间位移角，控制结构损伤，对于高层预制剪力墙结构有必要考虑窗下墙的有利贡献。
　　(4)初步探究了带窗下墙的预制混凝土剪力墙结构的设计方法。以相近的抗震性能为目标，对基本研究对象进行了重新设计，结果表明考虑窗下墙贡献，可有效减小该类结构墙体厚度，节省用料，降低造价。

目录

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致谢

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景与意义

1．2 预制结构竖向钢筋连接形式

1．2．1 湿式连接

1．2．2 干式连接

1．3 预制装配式整体结构研究现状

1．3．1 预制装配式框架结构

1．3．2 预制装配式剪力墙结构

1．4 本文主要工作

第二章 预制剪力墙数值模拟分析

2．1 MSC．Marc简介

2．2．1 材料本构

2．2．2 单元类型

2．2．3 非线性问题的分析求解方法

2．2．4 收敛判据

2．3 灌浆套筒预制剪力墙数值模拟分析

2．3．1 剪力墙构件试验简介

2．3．2 有限元模型建立

2．3．3 数值模拟结果分析

2．4 本章小结

第三章 两层带开洞预制剪力墙抗震性能试验研究与数值分析

3．1 引言

3．2．1 试验试件设计与制作

3．2．2 试验设备与加载方案

3．2．3 试验现象及破坏形态

3．3 滞回曲线和骨架曲线

3．4 精细有限元数值模拟方法

3．5 模拟结果与试验结果比对分析

3．6 窗下墙对试件抗震性能的影响性分析

3．7 本章小结

第四章 带窗下墙预制剪力墙整体结构抗震性能分析

4．1 引言

4．2 案例基本信息

4．3．1 建模方法

4．3．2 时程分析地震记录选取

4．3．3 基本动力特性

4．4 小震弹性分析

4．5 中震分析

4．6 大震弹塑性分析

4．7 本章小结

第五章 带窗下墙预制剪力墙结构设计方法初探

5．1 引言

5．2 带窗下墙预制剪力墙结构设计方法

5．3 小震弹性分析

5．4 中震分析

5．5 大震弹塑性分析

5．6 本章小结

第六章 结论与展望

6．1 本文主要内容与结论

6．2 研究展望

参考文献

攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况