密肋复合墙体抗震性能及三道防线工作机理研究

摘要

密肋复合墙结构是一种新型装配式混凝土结构体系，具有节能、抗震、轻质、高强、刚度可调等优点。经过本课题组多年的系统性研究，已经在设计理论和工程应用方面取得了大量有意义的成果。在前期研究工作的基础上，本文通过试验研究、理论分析、数值模拟相结合的方法，对密肋复合墙体的抗震性能、计算模型、三道防线工作机理、非线性数值分析方法等几方面进行了深入的研究。同时，提出了密肋耗能复合墙新型结构，对密肋耗能复合墙体的抗震性能进行了研究。论文主要工作如下:
　　(1)进行了密肋复合墙体三道防线抗震性能试验，通过3榀1/2比例密肋复合墙体模型低周反复荷载试验，研究了不同形式密肋复合墙体的破坏形态、承载力、延性、滞回特性及刚度退化、强度退化时变规律。结合前期对构成密肋复合墙体三道抗震防线的不同构件进行的受力性能试验，对各道防线对墙体整体受力性能的贡献及影响密肋复合墙体抗震性能的主要因素进行了深入分析，并基于点接触式密肋复合墙体的试验现象，结合肋梁、肋柱钢筋应变的变化规律，阐述了密肋复合墙体三道防线的工作机理。
　　(2)提出了密肋复合墙体“纤维梁+分层壳”精细化分析模型，对低周反复荷载作用下密肋复合墙体的非线性滞回性能进行了模拟分析，通过与试验结果的对比，该模型能够较精确的模拟密肋复合墙体的非线性特性，计算滞回曲线与试验曲线吻合良好。利用该模型，对影响密肋复合墙体极限承载力的几个主要因素进行分析，得出密肋复合墙体承载力与这些影响因素的关系。
　　(3)从密肋复合墙体构造形式出发，结合墙体破坏过程分析，对密肋复合墙体三道防线抗震机理进行研究。结果表明，通过各道抗震防线恢复力特性参数的调整，可以保证密肋复合墙体三道防线的破坏模式，进而实现三道防线控制设计。同时，提出了符合密肋复合墙体不同工作阶段受力特点的分阶段计算模型，并给出了基于密肋复合墙体三道防线工作特点的极限承载力计算公式。基于该分阶段计算模型提出密肋复合墙体不同工作阶段特征点刚度计算公式，并根据墙体刚度衰减规律，对密肋复合墙体受力全过程抗侧刚度进行精确分析。
　　(4)提出新型密肋耗能复合墙体。进行了3种适用于密肋耗能复合墙体的小型钢耗能器模型低周反复荷载试验，得到其承载力、刚度、耗能性能及恢复力特征参数等主要性能。通过数值分析方法，对密肋耗能复合墙体工作性能及耗能减震效果进行量化分析。对密肋耗能复合墙体能量耗散机理及分灾工作原理进行研究，给出了能量法应用于密肋耗能复合墙结构的基本方程及分灾设计实现步骤。
　　综上所述，本文对密肋复合墙体的抗震性能及三道防线工作机理进行了系统研究，建立了密肋复合墙体精细化数值分析模型及三道防线分阶段计算模型。提出了新型密肋耗能复合墙体，并对其抗震性能及能量耗散机理进行了研究，为密肋复合墙结构进一步研究及工程应用提供可借鉴的参考和设计依据。

目录

声明

致谢

摘要

第1章 绪论

1．1 研究背景

1．2 密肋复合墙结构简介

1．3 国内外相关研究

1．3．1 相关结构研究现状

1．3．2 密肋复合墙结构研究现状

1．3．3 多道抗震防线研究现状

1．4 本论文的研究内容及创新点

1．4．1 本文研究内容

1．4．2 主要创新点

第2章 密肋复合墙体三道防线抗震性能试验

2．1 填充砌块(防线1)受力性能试验

2．2 肋格(防线2)及框格单元(防线1+2)受力性能试验

2．3 密肋复合墙体三道防线抗震性能试验

2．3．1 试验简介

2．3．2 试验现象

2．3．3 试验结果分析

2．3．4 三道防线在钢筋应变中的体现

2．4 本章小结

第3章 密肋复合墙体计算模型和非线性数值分析

3．1 密肋复合墙结构常用非线性分析模型

3．2．1 实体模型

3．2．2 等效斜压杆模型

3．2．3 刚架-等效斜撑模型

3．2．4 多垂杆宏观模型

3．2．5 连续型简化模型

3．2 密肋复合墙体精细化数值分析模型

3．2．1 建模方法

3．2．2 材料本构

3．3 密肋复合墙体非线性数值分析

3．3．1 密肋复合墙体试件滞回性能分析

3．3．2 密肋复合墙体试件破坏状态

3．4 密肋复合墙体极限承载力影响因素分析

3．5 本章小结

第4章 密肋复合墙体三道防线工作机理研究

4．1 密肋复合墙体三道防线实现模式

4．1．1 三道防线的组成

4．1．2 三道防线工作模式

4．1．3 三道防线性能目标

4．2 基于三道防线的密肋复合墙体抗剪极限承载力计算

4．3 密肋复合墙体分阶段计算模型

4．4 密肋复合墙体刚度退化过程分析

4．4．1 开裂点刚度

4．4．2 屈服点刚度

4．4．3 极限点刚度

4．4．4 破坏点刚度

4．4．5 密肋复合墙体刚度退化规律

4．5 算例分析

4．6 密肋复合墙体实现三道防线的措施

4．6．1 结构多道防线的设置原则

4．6．2 实现三道防线抗震设计的一般规定

4．7 本章小结

第5章 密肋耗能复合墙体抗震性能及三道防线耗能减震机理研究

5．1 密肋耗能复合墙结构的提出

5．2 填充钢耗能器受力性能试验

5．2．1 试验简介

5．2．2 试验现象及分析

5．3 密肋耗能复合墙体耗能减震性能研究

5．4 密肋耗能复合墙体耗能减震工作机理

5．4．1 能量法基本原理

5．4．2 密肋耗能复合墙体耗能机理

5．4．3 能量法在密肋耗能复合墙体中的应用

5．5 分灾模式密肋耗能复合墙体设计探讨

5．5．1 分灾抗震设计概念

5．5．2 密肋耗能复合墙体三道防线分灾设计探讨

5．6 本章小结

第6章 结论与展望

6．1 结论

6．2 展望

参考文献

作者简历

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