百米級配筋砌塊砌體剪力墻結(jié)構(gòu)抗震性能研究與動力測試.pdf

1、隨著現(xiàn)代建筑技術(shù)的快速發(fā)展，新型建筑結(jié)構(gòu)體系紛紛涌現(xiàn)。配筋砌塊砌體剪力墻結(jié)構(gòu)體系，具有強度高、延性好、耗能能力強等與鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)相近的特性，又有工期短、用鋼量少、節(jié)省模板、減少墻面抹灰、增加使用面積等優(yōu)點，符合我國倡導的節(jié)約型社會發(fā)展要求，因此該結(jié)構(gòu)體系的應(yīng)用前景非常廣泛。目前，針對百米級配筋砌塊砌體剪力墻結(jié)構(gòu)抗震性能的試驗研究和數(shù)值分析較少，環(huán)境激勵下的振動測試試驗還未見報道，其中的一些科學與技術(shù)問題亟需解決。揭示此類結(jié)構(gòu)的動力特性

2、和工作行為特征，對該體系的發(fā)展具有重要的理論意義和工程應(yīng)用價值。基于上述原因，論文對擬建的百米級配筋砌塊砌體剪力墻結(jié)構(gòu)辦公樓示范工程，進行了抗震性能試驗研究和彈塑性數(shù)值模擬分析，并在建設(shè)過程中對不同高度的結(jié)構(gòu)進行了環(huán)境激勵下的動力性能測試，主要研究工作如下：
　　(1)針對擬建百米級配筋砌塊砌體剪力墻高層建筑的特點和力學特性，設(shè)計并制作了一個1/4比例10層的配筋砌塊砌體剪力墻模型結(jié)構(gòu)，進行了地震模擬振動臺試驗研究，探索大開間、大

3、洞口、弱連梁、長周期高層結(jié)構(gòu)的破壞模式和動力響應(yīng)規(guī)律，為分析百米級配筋砌塊砌體剪力墻結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)提供試驗基礎(chǔ)。探討了模型結(jié)構(gòu)的破壞模式、損傷狀態(tài)及動力響應(yīng)規(guī)律。從結(jié)構(gòu)的破壞過程可以看出，連梁端部首先出現(xiàn)裂縫，隨著地震動強度的增大，墻肢逐漸出現(xiàn)沿灰縫的水平裂縫，模型整體呈彎剪破壞模式，實現(xiàn)了強肢弱梁的多道抗震設(shè)防目標。在8度罕遇地震作用下，結(jié)構(gòu)處于中等破壞狀態(tài)。試驗研究表明，配筋砌塊砌體剪力墻結(jié)構(gòu)具有較好的抗震能力和較強的變形能力。

4、r>　　(2)揭示了配筋砌塊砌體剪力墻抗震機理，為進行百米高層結(jié)構(gòu)的數(shù)值分析提供理論基礎(chǔ)。收集并整理了已完成的配筋砌塊砌體剪力墻擬靜力試驗數(shù)據(jù)，探討了各參數(shù)對墻體骨架曲線形狀的影響，建立了剛度衰減方程，對比服從兩種不同概率分布的剛度損傷因子，并分析了剛度退化系數(shù)與位移角之間的關(guān)系。回歸了標準化耗散能與位移之間關(guān)系，探討了等效粘滯阻尼比和功比指數(shù)的變化規(guī)律，給出墻體能量耗散系數(shù)和等效粘滯阻尼比的范圍。提出了適用于配筋砌塊砌體剪力墻的荷載-

5、位移恢復力模型，能夠較好的模擬此種墻體滯回曲線嚴重的“捏攏”現(xiàn)象。
　　(3)為實現(xiàn)在六度抗震設(shè)防區(qū)建設(shè)百米高層配筋砌塊砌體剪力墻結(jié)構(gòu)辦公建筑，進行了以下研究：基于ABAQUS有限元軟件中的INP建模方法，對試驗模型結(jié)構(gòu)進行有限元模擬，灌芯砌體采用混凝土塑性損傷模型(簡稱CDP模型)，將本文提出的剛度損傷因子帶入灌芯砌體受壓本構(gòu)模型。計算模型結(jié)構(gòu)的頻率、振型、加速度和位移時程曲線，數(shù)值計算結(jié)果與實測結(jié)果吻合較好，驗證了有限元建模方

6、法的正確性和所選材料本構(gòu)模型的準確性。參照試驗模型結(jié)構(gòu)的建模方法和材料模型，對百米高層結(jié)構(gòu)進行了地震反應(yīng)分析，考察整體結(jié)構(gòu)的破壞模式和動力響應(yīng)。研究表明，百米高層結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度、扭轉(zhuǎn)比和剪重比均滿足規(guī)范要求，結(jié)構(gòu)弱軸方向連梁首先破壞，然后與之相鄰的窗下墻和窗側(cè)墻破壞，隨著地震動強度的增大，各層墻肢從下到上逐漸破壞，實現(xiàn)了多道抗震設(shè)防目標。在8度罕遇地震作用下，各層的層間位移角均滿足規(guī)范要求，可見此百米高層結(jié)構(gòu)具有較好的抗震性能。

7、　　(4)在百米高層建設(shè)階段，分別對完成建設(shè)的10層、18層和28層主體結(jié)構(gòu)進行了環(huán)境激勵下的振動測試試驗，并利用測試結(jié)果對有限元模型進行驗證。采用基于頻域的峰值拾取法和基于時域的隨機子空間法，對整體結(jié)構(gòu)進行了模態(tài)參數(shù)識別，得到了固有頻率和振型的變化規(guī)律。利用數(shù)值模擬方法，分別計算了結(jié)構(gòu)不同高度時的頻率和振型，計算結(jié)果與實測結(jié)果吻合較好，驗證了有限元建模方法的正確性和材料力學參數(shù)的準確性。
　　綜合上述研究成果可以得出，在地震區(qū)采