再生混凝土框架—剪力墙结构振动台试验研究与分析

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再生混凝土结构的发展,是建筑垃圾资源化和建筑材料循环利用的重大需求。已有再生混凝土结构研究,主要集中在静力试验研究方面。为了解再生混凝土结构在动力作用下的力学性能,评价其抗震能力,本文进行了6个不同再生骨料掺量、不同配筋形式、有无耗能支撑的框架-剪力墙结构模型模拟地震振动台试验研究,主要工作内容如下:1.进行了4个1/5缩尺的框架-剪力墙结构模型的振动台试验研究,变化参数为再生骨料取代率以及配筋形式。其中包括:1个普通混凝土结构模型,1个再生粗骨料混凝土结构模型,1个全再生骨料混凝土结构模型,1个墙体内设置钢筋暗支撑全再生骨料混凝土结构模型。实测了各模型在不同加载阶段的自振频率、加速度反应、位移反应和破坏特征,对比分析了再生骨料取代率以及配筋形式对再生混凝土框架-剪力墙结构的抗震能力的影响。2.进行了2个1/5缩尺的带耗能支撑的再生混凝土框架-剪力墙结构模型的振动台试验研究,其中1个为再生粗骨料混凝土结构模型,1个为全再生骨料混凝土结构模型。实测了2个模型在不同加载阶段的自振频率、加速度反应、位移反应和破坏特征,并与不带耗能支撑结构进行了对比,分析了耗能支撑对再生混凝土框架-剪力墙结构抗震能力的影响。3.建立了6个框架-剪力墙结构模型的有限元分析模型,并进行了动力时程地震反应分析,计算结果与试验结果符合较好。主要结论与建议:1.与普通混凝土结构相比,再生混凝土框架-剪力墙结构初始刚度降低,结构初裂时台面输入加速度峰值降低,结构位移反应增大;结构破坏机制与普通混凝土结构基本相同,再生粗骨料混凝土结构破坏程度与普通混凝土结构相近,全再生骨料混凝土结构破坏程度较重。再生粗骨料混凝土框架-剪力墙结构的抗震能力较普通混凝土框架-剪力墙结构降低幅度不大,经合理设计,能够满足抗震设计要求,适合在实际工程中采用。2.剪力墙内加设钢筋暗支撑后,再生混凝土框架-剪力墙结构初始刚度无明显提高,结构位移反应显著减小;钢筋暗支撑可限制再生混凝土墙体剪切斜裂缝发展,提高其延性。墙体内设置钢筋暗支撑可使再生混凝土框架-剪力墙结构的抗震能力明显提高,宜于在再生混凝土结构中应用。3.与未设置耗能支撑结构相比,带耗能支撑再生混凝土框架-剪力墙结构初始刚度显著提高,开裂后结构刚度衰减速度明显减慢;结构初裂时台面输入加速度峰值大幅提高;结构位移反应显著降低,破坏程度显著减轻。带耗能支撑再生混凝土框架-剪力墙结构抗震能力较未设置耗能支撑结构明显提高,能够较好地满足现行抗震设计规范要求。4.再生混凝土框架-剪力墙结构的数值模拟分析方法可近似采用普通混凝土结构的方法。
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