高性能混凝土剪力墻基于性能的杭震設(shè)計(jì)理論與試驗(yàn)研究.pdf

1、高性能混凝土具有高強(qiáng)度、高耐久性、高流動(dòng)性及高抗?jié)B性能等優(yōu)點(diǎn)，適應(yīng)了現(xiàn)代工程結(jié)構(gòu)向大跨、高聳、重載發(fā)展和承受惡劣環(huán)境條件的需要，是混凝土技術(shù)的一個(gè)重要發(fā)展方向。鋼筋混凝土剪力墻是一種廣泛應(yīng)用于房屋建筑的抗側(cè)力結(jié)構(gòu)構(gòu)件。在高層及超限高層建筑的底部若干層采用高性能混凝土剪力墻抵抗水平荷載，可以減小剪力墻厚度，提高房屋的使用面積，具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。但是，由于高性能混凝土的脆性及剪力墻本身變形能力較差，高性能混凝土剪力墻的抗震性能尤

2、其是變形能力有待研究和改善。震害和試驗(yàn)研究表明，建筑結(jié)構(gòu)的倒塌主要是由于結(jié)構(gòu)的變形能力小于相應(yīng)的變形需求，基于承載力的設(shè)計(jì)方法不能定量地確定剪力墻的變形能力，而基于性能的抗震設(shè)計(jì)理論可根據(jù)構(gòu)件的變形需求定量地設(shè)計(jì)其變形能力。
　　 本文基于性能的抗震設(shè)計(jì)理論應(yīng)用于高性能混凝土剪力墻的抗震設(shè)計(jì)，并根據(jù)高性能混凝土剪力墻自身的受力特點(diǎn)，研究改善其抗震性能的有效措施和性能設(shè)計(jì)理論與方法。主要研究?jī)?nèi)容包括：⑴將建筑物的性能水平劃分為使用

3、良好、功能連續(xù)、功能中斷、生命安全和防止倒塌五個(gè)水平，結(jié)合我國(guó)規(guī)范的設(shè)防水準(zhǔn)，提出了基于性能的抗震設(shè)防目標(biāo);給出了剪力墻結(jié)構(gòu)的性能水平、性能目標(biāo)與延性需求之間的關(guān)系，以及對(duì)各個(gè)性能水平的設(shè)計(jì)考慮和性能目標(biāo)選取的設(shè)計(jì)建議。⑵根據(jù)剪力墻結(jié)構(gòu)的受力特點(diǎn)，從理論上分析了剪力墻結(jié)構(gòu)的名義層間位移、有害層間位移、層間有害轉(zhuǎn)角以及截面彎曲曲率之間的關(guān)系，給出了有害層間位移的實(shí)用計(jì)算公式和層間目標(biāo)位移的確定方法。在此基礎(chǔ)上，提出以有害層間位移作為剪力墻

4、結(jié)構(gòu)的性能指標(biāo)，既能有效控制剪力墻結(jié)構(gòu)在地震作用下的破壞程度，且符合基于性能抗震設(shè)計(jì)的要求。⑶通過(guò)分析約束混凝土的破壞機(jī)理，分析相鄰箍筋之間未受到直接約束作用的自由截面混凝土約束應(yīng)力的變化情況，提出考慮縱筋側(cè)向彎曲變形的混凝土約束應(yīng)力分析方法和混凝土約束應(yīng)力函數(shù)的求解步驟。算例分析表明，在設(shè)計(jì)中采用約束混凝土提高構(gòu)件的變形能力時(shí)，控制箍筋最大間距和縱筋的最小直徑，是保證約束箍筋的作用得以發(fā)揮的必要條件。⑷提出采用分段約束高強(qiáng)箍筋改善高性

5、能混凝土剪力墻的延性，對(duì)按延性需求設(shè)計(jì)的4個(gè)高性能混凝土剪力墻試件進(jìn)行擬靜力試驗(yàn)，研究了軸壓比、約束箍筋數(shù)量及范圍對(duì)高性能混凝土剪力墻延性的影響;以層間位移角作為高性能混凝土剪力墻的性能指標(biāo)，通過(guò)對(duì)試驗(yàn)現(xiàn)象和試件破壞狀態(tài)的描述給出不同性能水平對(duì)應(yīng)的層間位移角量化值。⑸根據(jù)剪力墻截面的特點(diǎn)，分析了分段約束箍筋對(duì)高性能混凝土剪力墻截面延性的影響;推導(dǎo)了設(shè)置分段約束箍筋剪力墻截面屈服曲率和極限曲率的計(jì)算公式，并對(duì)其進(jìn)行了數(shù)值計(jì)算。算例分析表明

6、，約束箍筋的作用對(duì)剪力墻截面屈服曲率的影響較小，但對(duì)極限曲率的影響較大。⑹通過(guò)計(jì)算分段約束箍筋對(duì)剪力墻截面的約束作用，建立了高性能混凝土剪力墻截面的入λv-α-εccu關(guān)系;采用剪力墻截面曲率延性的簡(jiǎn)化公式，建立了剪力墻截面的λv-ζ-μφ關(guān)系;提出了剪力墻截面變形能力設(shè)計(jì)方法。⑺根據(jù)軸壓比的一般概念，研究了高性能混凝土剪力墻軸壓比限值與位移延性需求和約束箍筋數(shù)量之間的關(guān)系，并給出在基于性能的抗震設(shè)計(jì)中剪力墻軸壓比限值的確定原則和設(shè)計(jì)建