百米级配筋砌块砌体剪力墙结构抗震性能研究与动力测试

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1、博士学位论文百米级配筋砌块砌体剪力墙结构抗震性能研究与动力测试RESEARCHONSEISMICBEHAVIORANDDYNAMICTESTINGOF100-METERREINFORCED-BLOCKMASONRYSHEARWALLSTRUCTURES赵艳哈尔滨工业大学2015年10月国内图书分类号：TU375学校代码：10213国际图书分类号：624密级：公开工学博士学位论文百米级配筋砌块砌体剪力墙结构抗震性能研究与动力测试博士研究生：赵艳导师：谢礼立教授，院士副导师王凤来教授申请学位：工学博士学科：防灾减灾工程及防护

2、工程所在单位：土木工程学院答辩日期：2015年10月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TU375U.D.C:624DissertationfortheDoctoralDegreeinEngineeringRESEARCHONSEISMICBEHAVIORANDDYNAMICTESTINGOF100-METERREINFORCED-BLOCKMASONRYSHEARWALLSTRUCTURESCandidate：ZhaoYanSupervisor：Prof.XieLili,Academiciano

3、fCAEAssociateSupervisor：Prof.WangFenglaiAcademicDegreeAppliedfor：DoctorofEngineeringSpeciality：DisasterPreventionandReductionEngineeringandProtectiveEngineeringAffiliation：SchoolofCivilEngineeringDateofDefence：Oct,2015Degree-Conferring-Institution：HarbinInstitute

4、ofTechnology摘要摘要随着现代建筑技术的快速发展，新型建筑结构体系纷纷涌现。配筋砌块砌体剪力墙结构体系，具有强度高、延性好、耗能能力强等与钢筋混凝土结构相近的特性，又有工期短、用钢量少、节省模板、减少墙面抹灰、增加使用面积等优点，符合我国倡导的节约型社会发展要求，因此该结构体系的应用前景非常广泛。目前，针对百米级配筋砌块砌体剪力墙结构抗震性能的试验研究和数值分析较少，环境激励下的振动测试试验还未见报道，其中的一些科学与技术问题亟需解决。揭示此类结构的动力特性和工作行为特征，对该体系的发展具有重要的理论意义和工程

5、应用价值。基于上述原因，论文对拟建的百米级配筋砌块砌体剪力墙结构办公楼示范工程，进行了抗震性能试验研究和弹塑性数值模拟分析，并在建设过程中对不同高度的结构进行了环境激励下的动力性能测试，主要研究工作如下：(1)针对拟建百米级配筋砌块砌体剪力墙高层建筑的特点和力学特性，设计并制作了一个1/4比例10层的配筋砌块砌体剪力墙模型结构，进行了地震模拟振动台试验研究，探索大开间、大洞口、弱连梁、长周期高层结构的破坏模式和动力响应规律，为分析百米级配筋砌块砌体剪力墙结构的地震反应提供试验基础。探讨了模型结构的破坏模式、损伤状态及动力

6、响应规律。从结构的破坏过程可以看出，连梁端部首先出现裂缝，随着地震动强度的增大，墙肢逐渐出现沿灰缝的水平裂缝，模型整体呈弯剪破坏模式，实现了强肢弱梁的多道抗震设防目标。在8度罕遇地震作用下，结构处于中等破坏状态。试验研究表明，配筋砌块砌体剪力墙结构具有较好的抗震能力和较强的变形能力。(2)揭示了配筋砌块砌体剪力墙抗震机理，为进行百米高层结构的数值分析提供理论基础。收集并整理了已完成的配筋砌块砌体剪力墙拟静力试验数据，探讨了各参数对墙体骨架曲线形状的影响，建立了刚度衰减方程，对比服从两种不同概率分布的刚度损伤因子，并分析了

7、刚度退化系数与位移角之间的关系。回归了标准化耗散能与位移之间关系，探讨了等效粘滞阻尼比和功比指数的变化规律，给出墙体能量耗散系数和等效粘滞阻尼比的范围。提出了适用于配筋砌块砌体剪力墙的荷载-位移恢复力模型，能够较好的模拟此种墙体滞回曲线严重的“捏拢”现象。(3)为实现在六度抗震设防区建设百米高层配筋砌块砌体剪力墙结构办公建筑，进行了以下研究：基于ABAQUS有限元软件中的INP建模方法，对试验模型结构进行有限元模拟，灌芯砌体采用混凝土塑性损伤模型(简称CDP模-I-哈尔滨工业大学工学博士学位论文型)，将本文提出的刚度损伤

8、因子带入灌芯砌体受压本构模型。计算模型结构的频率、振型、加速度和位移时程曲线，数值计算结果与实测结果吻合较好，验证了有限元建模方法的正确性和所选材料本构模型的准确性。参照试验模型结构的建模方法和材料模型，对百米高层结构进行了地震反应分析，考察整体结构的破坏模式和动力响应。研究表明，百米高层结构的侧向刚度、扭转比和剪重