密肋復(fù)合墻結(jié)構(gòu)恢復(fù)力模型研究

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1、密肋復(fù)合墻體作為結(jié)構(gòu)的主要承力構(gòu)件，其受力性能不閼予普通的混凝土構(gòu)件，它是將力學(xué)性能相差懸殊的兩種材料通過特殊構(gòu)造轉(zhuǎn)換成一種強(qiáng)度較嵩、抗震性能優(yōu)良的結(jié)構(gòu)受力構(gòu)件。其中，肋梁主要承擔(dān)水平剪力；肋柱主要承擔(dān)豎向荷載及少部分水平剪力；框格對(duì)砌塊形成有效約束，限制砌塊中裂縫的延伸和發(fā)震；填充砌塊對(duì)墻體的抗側(cè)固l度鴦很大提高，分擔(dān)較大部分的水平荷載，并對(duì)勸梁、肋柱形成反約束；外框柱主要承擔(dān)墻體的整體彎矩?？傊畛淦鰤K、肋格及外框能夠在小震、中震及大震作用下依次發(fā)揮主要作用，分階段釋放地震能量：(1)在多遇地震作用時(shí)，密肋復(fù)合墻體中填充砌塊由予受到框格的約束，可能沒有裂

2、縫或裂縫被限制在一定范圍之內(nèi)，在反復(fù)荷載作用下，荷載產(chǎn)生的微小裂縫在反方向加載時(shí)將趨于閉合，并能繼續(xù)有效地承受荷載，其力學(xué)模型可以看作等效彈性板。(2)在中等強(qiáng)度地震作用時(shí)，墻體內(nèi)填充砌塊由于強(qiáng)度較低，普遍開裂，砌塊的剛度和承載能力下降較快，而由框格和開裂砌塊構(gòu)成的剛架斜壓桿受力體系，此時(shí)成為抵抗地震作用的主要構(gòu)件。(3)在強(qiáng)烈地震作用時(shí)，眾多砌塊在約柬?xiàng)l件下破壞嚴(yán)重、甚至剝落，使得墻體類似一耗能裝置，一方面，可以積極耗散地震能量，另一方面，使結(jié)構(gòu)從一種穩(wěn)定體系過渡到另一種新的穩(wěn)定體系，實(shí)現(xiàn)周期調(diào)整以避開地震動(dòng)所引起的共振效應(yīng)，可保證結(jié)構(gòu)最低限度的安全。試驗(yàn)研

3、究表明在強(qiáng)烈地震動(dòng)持續(xù)作用下，砌塊嚴(yán)重破壞、剝落，墻板最終退化成僅由魏格和外框組成的梁鉸框架模型，此時(shí)的墻體作為密肋復(fù)合墻體結(jié)構(gòu)體系的主要抗側(cè)力構(gòu)件已經(jīng)達(dá)到極限狀態(tài)，但仍可以承擔(dān)全部的豎向荷載，具有良好的抗倒塌能力。各階段力學(xué)模型如圖王．3所示：豎向荷蓑等效彈性板模型剛架斜壓桿模型梁鉸框架模型匿1．3密肋復(fù)合墻體三階段力學(xué)模型Figl-3Three—StageMechanicalModelofWall32．前期研究成果課題組前勰已經(jīng)進(jìn)行了大量的試驗(yàn)與設(shè)計(jì)方法的研究；(1)通過振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)的研究表明，中高層密肋壁板輕框結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)都以基本振型為主，結(jié)構(gòu)的變形曲線

4、呈彎剪型，剪切變形占主要成分。(2)密肋壁扳輕框結(jié)構(gòu)中各層絕對(duì)加速度反應(yīng)主要取決于翦兩階振型，高振型影響較小，其中第一振型仍起控制作用。隨著結(jié)構(gòu)開裂和非彈性變形的發(fā)展，結(jié)構(gòu)自振頻率隨之下降而低頻下降速度更快。在模態(tài)分析中，低階頻率可以等效為質(zhì)點(diǎn)系模型計(jì)算，而高階頻率采用此模型計(jì)算誤差較大。(3)建立了中高層密肋復(fù)合壤體結(jié)構(gòu)的菲線性地震反應(yīng)的分析模型與計(jì)算方法。分析對(duì)比了密肋復(fù)合墻體結(jié)構(gòu)與剪力墻結(jié)構(gòu)之間抗側(cè)剛度、變形特征的異同，提出了密肋復(fù)合墻體結(jié)構(gòu)在“小震不壞，中震可修，大震不倒"三個(gè)性能水平下的損傷極限狀態(tài)，規(guī)定了彈性和彈塑性狀態(tài)下的層聞位移危限值；運(yùn)用靜力

5、彈塑性分析方法，得出與剪力墻結(jié)構(gòu)在大震作用下的后期反應(yīng)不同的屈服與破壞模式。可以看出，對(duì)密肋復(fù)合墻體在多層及高層房屋建筑中的理論與應(yīng)用研究已取得了重要的階段性成果，然而，為了很好的模擬分析結(jié)構(gòu)的彈塑性地震反應(yīng)分析，建立密肋復(fù)合墻體的恢復(fù)力模型，就顯得非常重要。1．3本文研究?jī)?nèi)容在進(jìn)行結(jié)構(gòu)彈塑性地震反應(yīng)分析時(shí)，結(jié)構(gòu)屈服后要重新建立剛度矩陣，這就要求必須明確結(jié)構(gòu)的恢復(fù)力特性，建立結(jié)構(gòu)或者結(jié)構(gòu)構(gòu)件的力一變形彈塑性(非線性)關(guān)系，幫恢復(fù)力模型，以確定結(jié)構(gòu)在全過程分析中力學(xué)特性的變化和剛度變化。為此，本文在總結(jié)課題組前期重點(diǎn)圍繞密肋復(fù)合墻體恢復(fù)力特性進(jìn)彳子研究。主要研究

6、內(nèi)容包括以下幾個(gè)方面：(1)通過總結(jié)課題組前期對(duì)密肋復(fù)合墻體的試驗(yàn)研究及成果，從密肋復(fù)合墻體酶破壞形態(tài)、承載力、剛度、延性、耗麓能力等重要方面進(jìn)行了綜合分櫥。(2)分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，得到密肋復(fù)合墻體的骨架曲線模型，并采用統(tǒng)計(jì)分析軟件SPSSforWindows進(jìn)行回歸分析，得到加載卸載剛度退化規(guī)律，得出密肋復(fù)合墻體的骨架曲線模型。(3)考慮剛度、強(qiáng)度和粘退化參數(shù)，利用鋼筋混凝土非線性分需程序IDARC，計(jì)算出墻體的滯回曲線，并與試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行比較。(4)結(jié)合課題組前期振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)，并對(duì)密肋復(fù)合墻結(jié)構(gòu)進(jìn)行了彈塑性地震反應(yīng)計(jì)算，并與振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比分豐廳，并對(duì)一實(shí)

7、際結(jié)構(gòu)進(jìn)行地震及應(yīng)分析。42密肋復(fù)合墻體抗震性能試驗(yàn)研究2．1密肋復(fù)合墻體試驗(yàn)概況2．1．1試件設(shè)計(jì)【18l【t9j試驗(yàn)所選原型墻體取自西安市更新街“科技節(jié)能住宅示范小區(qū)"甜住宅樓，根據(jù)試驗(yàn)的不同要求共選墻體模型耋3榀。其中SW-1為足尺原型墻俸，其余12榀為1／2模型墻體，SW-6為標(biāo)準(zhǔn)墻體。模型墻體的選取考慮了組合、開洞、改變框格、改變軸向壓應(yīng)力及加載方式等幾種情況。標(biāo)準(zhǔn)墻體如圖2-1所示。2．1．2加載裝置及加載方法lts搏，l1．試驗(yàn)加載裝置本次試驗(yàn)加載裝置如圖2—2所示。2．加載方法(1)豎向加載墻體中的豎向壓應(yīng)力是影響墻體抗剪強(qiáng)度的主要因素，為了模

8、擬墻體的真實(shí)受力，采耀西安市更新衡住宅