多高层预制预应力剪力墙抗震性能弹塑性静力分析

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随着近年来社会经济进步,房地产业随之迅猛发展,现浇钢筋混凝土剪力墙结构因其利于空间划分和使用而在我国多层和高层住宅结构体系中得到大量应用。但其自身存在着一定的缺点,比如工业化程度低、施工质量差、资源消耗过大、现场劳动强度大、湿作业量较大、施工速度慢、施工时产生过大噪音、不利于环保发展等。为了适应社会的发展以及现代化建筑的需要,预制预应力剪力墙结构体系被逐渐的应用开来,该结构形式的优点是施工速度快、施工质量好、能源浪费少、现场湿作业少,工人工作强度小等。在我国,预制预应力剪力墙的应用处于刚起步阶段,还需要进一步的理论及试验研究。本文针对多层及高层预制预应力剪力墙结构,以一字型、T字型及联肢型预制预应力剪力墙为研究对象,现浇剪力墙为对比,通过非线性有限元分析和试验研究相结合,分析预制预应力剪力墙的抗震性能,同时建立一10层的预制预应力剪力墙模型,研究其破坏形式和弹塑性性能,主要内容为以下几个方面:设计制作了一字型、T字型及联肢型预制预应力混凝土剪力墙试验模型,对模型试件进行低周反复水平加载试验,通过试验数据分析了其屈服荷载、承载力、刚度退化、耗能情况以及延性情况等。试验结果表明,墙体的破坏集中在墙肢根部及连梁与墙肢交汇处,连接点位置附近,此处为预制装配式预应力剪力墙的薄弱区,整个墙体呈现弯剪破坏特点,以弯曲破坏为主。在试验研究的基础上,运用有限元软件ANSYS分别对不同轴压比和不同有效预应力的预制预应力剪力墙模型进行了单调水平荷载作用下的全过程弹塑性计算分析,计算结果表明,预制剪力墙随着轴压比的增加,其承载能力和刚度提高,但变形能力和延性下降;预制预应力剪力墙随着有效预应力的增大其变形能力下降、延性系数降低。通过对10层预制预应力剪力墙模型的弹塑性静力分析,得到如下结论,在联肢剪力墙结构中,连梁是第一道防线,墙肢为二道防线,底部加强区设置边缘构件可以延缓裂缝发展及墙肢破坏,边缘构件部位为受力最大区域,也是剪力墙墙肢最重要的耗能部位在多遇地震作用下或结构处于正常使用状态时,结构构件一般处于弹性或弹塑性初级阶段,在此阶段预制预应力剪力墙与现浇混凝土剪力墙相比,有更强的抗开裂能力和弹性变形能力。在地震发生后或房屋因其他原因开裂后,由于预制预应力结构自身良好的弹性恢复性能,易于在灾后进行处理修复,体现了良好的经济社会效益。
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