钢板混凝土组合连梁-混合联肢剪力墙抗震性能与设计方法研究

基本信息
批准号:51608441
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:20.00
负责人:田建勃
学科分类:
依托单位:西安理工大学
批准年份:2016
结题年份:2019
起止时间:2017-01-01 - 2019-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:李哲,司建辉,李慎,董静,田庆,王博,李亚楠
关键词:
钢板混凝土组合连梁耦联率混合联肢剪力墙性能设计屈服机制
结项摘要

The seismic performance of the traditional reinforced concrete coupled shear walls in high seismic fortification intensity areas are not enough. On the other hand, it is difficult to meet the best yielding mechanism and multiple anti seismic lines. Therefore, a new structural system which is called ‘plate reinforced composite coupling beam-hybrid coupled shear wall system’ is put forward in this research project. Through the methods of combining the pseudo-static test and nonlinear finite element simulation as well as the theoretical analysis, and based on the yielding mechanism control and performance-based seismic design of coupled shear wall system, the bearing capacity calculation model of plate reinforced composite coupling beams with small span-to-depth ratio and slab will be established. Furthermore, the design method of section deformation capacity of plate reinforced composite coupling beams meeting the ductility demand will be put forward. The efficient and elaborate model for elastoplastic seismic response analysis of hybrid coupled shear wall system will be established. Meanwhile, the damage evolution law, damage mechanism, mechanics mechanism and failure mode of hybrid coupled shear wall system will be revealed under the action of earthquake. Through the study of relation between coupling ratio and yielding mechanism, the reasonable range of coupling ratio for hybrid coupled shear wall system and steel plate ratio for plate reinforced composite coupling beam in high seismic fortification intensity areas will be recommended. Furthermore, the yielding mechanism and target lateral displacement of hybrid coupled shear wall system will be analyzed detailedly. In the meantime, the best yielding mechanism-based seismic design method of hybrid coupled shear wall system will be also put forward. The research results have important significance to improve the earthquake resistant capability of engineering structure.

针对传统钢筋混凝土连梁联肢剪力墙在高烈度抗震设防区抗震能力不足,难以满足其最佳屈服机制和多道抗震防线的问题,提出钢板混凝土组合连梁-混合联肢剪力墙新型结构。通过试验研究、数值模拟和理论分析,基于联肢剪力墙屈服机制控制和性能设计理念,建立考虑楼板作用的小跨高比钢板混凝土组合连梁承载力计算模型,提出钢板混凝土组合连梁满足延性需求的截面变形能力设计方法;建立钢板混凝土组合连梁-混合联肢剪力墙高效精细化弹塑性地震反应分析模型,揭示混合联肢剪力墙在地震作用下的损伤演化规律、损伤机制、受力机理和破坏模式;分析混合联肢剪力墙耦联率与屈服机制的关系,提出适合于高烈度抗震设防区混合联肢剪力墙耦联率和组合连梁截面配板率的合理取值范围;研究混合联肢剪力墙的屈服机制和目标侧移,提出钢板混凝土组合连梁-混合联肢剪力墙基于最佳屈服机制的性能设计方法。研究成果对提升工程结构抗震能力具有重要意义。

项目摘要

连梁是高层建筑剪力墙或核心筒结构体系中的关键构件,根据建筑需求及结构刚度要求,其跨高比一般较小,在强烈地震作用下易发生脆性剪切破坏,而传统的钢筋混凝土连梁联肢剪力墙在高烈度抗震设防区抗震能力不足,难以满足其最佳屈服机制和多道抗震防线的要求,因此,提出了钢板混凝土组合(PRC)连梁-混合联肢剪力墙新型结构。本课题以PRC连梁-混合联肢剪力墙为主要研究对象,对该新型混合联肢剪力墙的抗震性能与设计方法进行了深入研究。主要研究内容及成果包括:(1)进行了11个小跨高比PRC连梁的拟静力试验,分析了其破坏过程、破坏形态、承载能力、变形能力和耗能能力等,重点研究了不同连梁截面形式、钢板配板率、跨高比、基体材料及楼板类型等对其抗震性能的影响规律;(2)利用ABAQUS有限元软件分析了小跨高比PRC连梁的混凝土应力、钢板剪力、弯矩和轴力等内力分布规律,验证了计算结果的合理性,并在此基础上进行了参数分析,研究了设计参数对PRC连梁抗震性能的影响规律;(3)基于钢筋混凝土的软化拉-压杆模型和钢板的多条带模型,提出了带RC楼板的小跨高比PRC连梁受剪承载力的理论计算方法,结果表明,该方法计算值与试验值吻合较好,力学计算模型明确,能较为合理的反映带RC楼板小跨高比PRC连梁的受剪机理;(4)利用有限元软件对钢板-纤维增强混凝土连梁联肢组合剪力墙进行数值模拟,提取了混凝土、钢筋网和钢框架的应力分布,并分析了结构的塑性铰发展规律。分析了轴压比、连梁截面尺寸、单面墙肢高宽比、楼层总高度和耦联率等参数对该种新型结构体系抗震性能的影响,建议适合于高烈度抗震设防区钢板-纤维增强混凝土连梁联肢组合剪力墙合理耦联率的取值范围为45%~60%,轴压比不宜超过0.3。(5)基于连续化方法的解析解,通过控制联肢墙合理耦联率、层间位移角限值和连梁的延性需求,建立了混合联肢剪力墙基于最佳屈服机制的性能设计方法。研究成果对PRC连梁-混合联肢剪力墙的推广应用提供了科学依据和技术支持。

项目成果
{{index+1}}

{{i.achievement_title}}

{{i.achievement_title}}

DOI:{{i.doi}}
发表时间:{{i.publish_year}}

暂无此项成果

数据更新时间:2023-05-31

其他相关文献

1

农超对接模式中利益分配问题研究

农超对接模式中利益分配问题研究

DOI:10.16517/j.cnki.cn12-1034/f.2015.03.030
发表时间:2015
2

正交异性钢桥面板纵肋-面板疲劳开裂的CFRP加固研究

正交异性钢桥面板纵肋-面板疲劳开裂的CFRP加固研究

DOI:10.19713/j.cnki.43-1423/u.t20201185
发表时间:2021
3

特斯拉涡轮机运行性能研究综述

特斯拉涡轮机运行性能研究综述

DOI:10.16507/j.issn.1006-6055.2021.09.006
发表时间:2021
4

硬件木马:关键问题研究进展及新动向

硬件木马:关键问题研究进展及新动向

DOI:
发表时间:2018
5

基于SSVEP 直接脑控机器人方向和速度研究

基于SSVEP 直接脑控机器人方向和速度研究

DOI:10.16383/j.aas.2016.c150880
发表时间:2016

田建勃的其他基金

相似国自然基金

1

新型钢连梁-钢板混凝土组合联肢剪力墙结构抗震性能与设计方法研究

批准号:51308052
批准年份:2013
负责人:马恺泽
学科分类:E0804
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
2

内嵌钢板混凝土组合连梁抗震性能与设计方法研究

批准号:51308236
批准年份:2013
负责人:侯炜
学科分类:E0810
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
3

方钢管混凝土边框联肢钢板剪力墙结构抗震性能与设计方法研究

批准号:51708448
批准年份:2017
负责人:马尤苏夫
学科分类:E0804
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
4

钢筋混凝土剪力墙钢板-混凝土组合连梁抗震性能研究

批准号:51378170
批准年份:2013
负责人:葛楠
学科分类:E0804
资助金额:80.00
项目类别:面上项目