预制混凝土框撑墙抗震承载力有限元模拟与理论分析

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1、硕士研究生学位论文摘要I摘要预制混凝土框撑剪力墙体系[1]是具有自主知识产权的新型装配式体系，该体系由框撑墙和剪力墙根据设计需要组成，其中框撑墙只在边缘构件处钢筋竖向连接而墙身的部位不连接，通过对边界条件的处理，将框撑墙墙身等效为斜撑，使得该体系中的框撑墙在受力形式上等效为框架协同内置斜撑共同工作，同时可对框撑墙墙身进行抽孔，具有的受力简单，传力明确，竖向连接区域小，施工速度快，施工周期短，墙体自重轻，地震作用小等一系列优点。本文通过ABAQUS有限元软件对在施加低周反复作用下的15个单跨预制混凝

2、土框撑墙试件进行了有限元模拟，分析了斜撑角度、孔洞率、轴压比对框撑墙抗震承载力等方面的影响规律，同时对由斜撑角度为45°和60°的框撑墙组成的2个两跨框撑墙和2个带门洞的三跨框撑墙的进行了有限元模拟，结合理论分析，提出了在水平地震作用下框撑墙的抗剪承载力的建议计算表达式，得到以下结论：1、框撑墙试件的破坏形态基本相同，暗柱与底梁连接处的混凝土率先开裂，裂缝沿对角线方向发展，暗柱竖向钢筋率先屈服，应力沿对角线方向传递，其中斜撑角度为30°的单跨框撑墙延性较差，趋于剪切破坏，斜撑角度为45°和60°的

3、单跨框撑墙及由其构成的多跨框撑墙延性较好，为弯剪破坏，因此在实际应用中可选用斜撑角度为45°至60°的框撑墙，对于斜撑角度小于30°的框撑墙可通过在跨内增加边缘构件的方式提高其延性；2、随着斜撑角度由30°增加到45°和60°，框撑墙的承载力降低，极限位移有所提高，初始刚度减小，其中斜撑角度为45°的框撑墙延性更好；3、孔洞率为20%和40%的单跨框撑墙较不抽孔的单跨框撑墙相比，承载力随孔洞率的增加而下降，延性系数随孔洞率的增加而增大，极限位移随孔洞率的增加而增大；4、随着单跨框撑墙试件的轴压比由

4、0.2增加到0.3和0.4，试件的承载力和初始刚度均有所提高，而试件的延性系数和极限位移均随着轴压比的增大而降低；5、将框撑墙等效为框架协同内置斜撑共同作用，提出了在水平地震作用下的框撑墙的抗剪承载力建议计算表达式：11.75AsvfyhAshFvftbh0fyvh00.07Nh0sintft1ssREh并分别给出了30°，45°和60°框撑墙斜撑的等效作用范围系数。在有限元模拟的过程中，钢筋混凝土构件中一个较为关键的问题是如何模拟钢材与混凝土的

5、粘结滑移，本文通过拉伸强化的方式对钢筋和混凝土之间的粘结滑移进行定义，同时混凝土的开裂和压碎通过定义本构损伤来实现，给出的结论为初步探索的结果，如何更加准确地进行模拟需进一步研究，同时需要分析更多的因素并结合试验进一步修正在水平II摘要硕士研究生学位论文地震作用下的框撑墙抗剪承载力公式。关键词：预制混凝土；框撑墙；抗震承载力；有限元模拟；理论分析硕士研究生学位论文AbstractIIIAbstractTheprefabricatedconcreteframe-braceshearwallsyste

6、m[1]isanewkindoffabricatedsystemwithindependentintellectualpropertyrightswhichconsistsofshearwallsandframe-bracewallsaccordingtodesign.Inthissystem,theedgeregionsofframe-bracewallsareconnectedvertically,buttheotherregionsarenotconnected.Theunconnected

7、regionsarefilledwithmortar.Throughthetreatmentofboundaryconditions,themechanicalmechanismofthissystemisequivalenttoaframecollaborativewithbraceandtherecanbesomecircleholesinthewallsatthesametime.Thissystemhasaseriesofadvantagesofsimplestress,clearforc

8、etransmission,smallconnectedregions,fastconstruction,shortconstructionperiod,lightwalls,smallearthquakeaction.Inthispaper,theseismicperformanceofframe-bracewallsaresimulatedwiththefiniteelementsoftwareABAQUS.Choosebraceangle,holeratioandaxialc