ECC延性高性能混凝土剪力墙抗震性能与设计方法研究

利用西部地区的材料资源和工业废料，研制ECC延性高性能混凝土的配合比和制备工艺；在高性能混凝土剪力墙的塑性铰区采用ECC材料，研究剪力墙的开裂、屈服、损伤及破坏过程；研究分段约束箍筋及塑性铰区采用ECC材料对高性能混凝土剪力墙延性的影响，提出改善其抗震性能的构造措施；确定剪力墙性能指标、性能水平与延性需求之间的关系；建立ECC延性高性能混凝土剪力墙截面曲率延性与分段约束箍筋数量之间的关系；建立ECC延性高性能混凝土剪力墙截面变形能力设计方法；针对剪力墙结构的特点，提出采用有害层间位移作为性能指标，研究不同性能水平下剪力墙结构目标位移及各楼层侧移的确定方法；提出ECC延性高性能混凝土剪力墙基于性能的抗震设计理论与方法。本项目将揭示ECC延性高性能混凝土剪力墙的地震破坏机理，解决性能抗震设计理论中的几个关键问题，研究成果可用于超高层剪力墙及其他工程结构的抗震设计，有重要的理论和实际意义。

本项目利用西部地区的材料资源和工业废料，研究了强度在60MPa以上的ECC延性高性能混凝土的配合比设计与制备方法；研究了延性纤维增强混凝土的弯曲性能、单轴拉伸性能以及不同纤维对单轴拉伸性能的影响；研究了延性纤维增强混凝土的单轴受压、三轴受压和抗压强度尺寸效应等基本力学性能。将ECC材料应用于高性能混凝土剪力墙的塑性铰区，通过拟静力试验，研究了塑性铰区采用延性纤维增强混凝土剪力墙的破坏形态与破坏机理；验证了在剪力墙塑性铰区采用延性纤维增强混凝土（DFRC）可显著改善其抗震性能和耐损伤能力。以延性纤维增强混凝土剪力墙试验曲线为基础，根据平截面假定，考虑DFRC的延性和应变硬化特性，建立了DFRC剪力墙四线型恢复力模型，给出了恢复力模型各特征点参数和模型加卸载规则；考虑DFRC弹性模量低于普通混凝土以及剪力墙刚度的折减，给出了顶点集中荷载作用下的DFRC剪力墙弹性阶段和塑性阶段位移曲线；利用ABAQUS有限元分析软件，建立了DFRC剪力墙的有限元分析模型。本项目的研究成果可用于超高层剪力墙及其他工程结构的抗震设计，具有重要的理论和实际意义。