带竖缝钢筋砼空心剪力墙板抗震性能试验研究
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摘要
随着我国国民经济的迅猛发展，安居工程的大规模实施，以墙体改革、建筑节能为核心，开发新的住宅结构体系成为工程界的首要任务之一。在此背景下，考虑到我国的人口、土地因素，建设小高层住宅体系已成为主要发展方向。小高层住宅中框剪、剪力墙应用较多，传统剪力墙结构竖向荷载较易满足，但由于其自重大、刚度大，在地震作用下惯性力也大，极限状态时为脆性破坏，于结构抗震不利。针对传统剪力墙结构的弱点，本课题提出带竖缝钢筋混凝土空心剪力墙板结构，此种墙板在墙体上设有竖向缝隙，将整块墙板分成若干墙肢单元，具有自重轻、刚度小、延性大的特点，由于墙板中间有空气夹层，保温、隔热效果也较好，以此种墙板为主体的空心剪力墙结构体系是一种抗震性能优良的“延性剪力墙结构”。
本课题为带竖缝钢筋砼空心剪力墙板抗震性能试验研究，试验的对象为四个不同剪跨比和加载条件的带竖缝钢筋砼空心剪力墙板。首先运用ANSYS有限元程序分析弹性阶段水平外荷载施加后，带竖缝钢筋砼空心剪力墙板内应力分布及变形情况，再在试验数据的基础上，研究低周反复水平加载条件下，各试件的强度、变形、能量特性；各试件的荷载特征值；各试件的滞回曲线、骨架曲线；延性及刚度退化等参数；最后，分析了不同剪跨比和加载条件的带竖缝钢筋砼空心剪力墙板的破坏机理和承载力影响因素，并给出不同剪跨比和加载条件的带竖缝钢筋砼空心剪力墙板承载力计算公式及设计建议。
With the rapid development of our country's economy and the performance of the settling residence project, the development of the residence structure system with new wall material and energy saving becomes one of the pre-task in engineering at present. Considering our country's population and land factors, building sub-high rise residence has been the main construction tendency. Frame-wall structures and shear-wall structures have been used frequently in sub-high rise residence designs. The traditional shear-wall structures can achieve the demands of vertical loads bearing capability easily, but due to its gravity and rigidity, the traditional shear-wall structures will have great inertia forces when the earthquake occurs. As a result, the execution of shear-wall structures is brittle destroy. It is against the earthquake resistance of structure. For above reasons, our subject studies hollow shear wall of R.C with vertical seams. The seams divide the wall into several units and the hollow shear wall of R.C w
ith vertical seams has small self-weight, small stiffness and good ductility. Due to having air insulation, it has good energy saving capability. So this new type shear wall structure will be a kind of ductile structure with advanced seismic behavior.
The paper studies the seismic behavior of R.C hollow shear wall with vertical seams. Its test specimens are four R.C hollow shear walls with vertical seams; they have different heights and two loading measures. Firstly, studies the stress distribution and deformation of the shear wall in elastic phase with ANSYS limited element program. Secondly, by low-cycle and reverse horizontal loading test, their properties including strength property, deformation property and energy property are studied. We study the loading characteristic values; the property of hysteretic curve and skeleton-frame curves; the ductility property and stiffness degradation. At last we analyze the destroy principle and affection reasons of hollow shear wall of R.C with vertical seams in different height and loading measures, we also give the bearing capability calculation formulas and design advises for new type hollow shear wall of R.C.
本课题为带竖缝钢筋砼空心剪力墙板抗震性能试验研究，试验的对象为四个不同剪跨比和加载条件的带竖缝钢筋砼空心剪力墙板。首先运用ANSYS有限元程序分析弹性阶段水平外荷载施加后，带竖缝钢筋砼空心剪力墙板内应力分布及变形情况，再在试验数据的基础上，研究低周反复水平加载条件下，各试件的强度、变形、能量特性；各试件的荷载特征值；各试件的滞回曲线、骨架曲线；延性及刚度退化等参数；最后，分析了不同剪跨比和加载条件的带竖缝钢筋砼空心剪力墙板的破坏机理和承载力影响因素，并给出不同剪跨比和加载条件的带竖缝钢筋砼空心剪力墙板承载力计算公式及设计建议。
With the rapid development of our country's economy and the performance of the settling residence project, the development of the residence structure system with new wall material and energy saving becomes one of the pre-task in engineering at present. Considering our country's population and land factors, building sub-high rise residence has been the main construction tendency. Frame-wall structures and shear-wall structures have been used frequently in sub-high rise residence designs. The traditional shear-wall structures can achieve the demands of vertical loads bearing capability easily, but due to its gravity and rigidity, the traditional shear-wall structures will have great inertia forces when the earthquake occurs. As a result, the execution of shear-wall structures is brittle destroy. It is against the earthquake resistance of structure. For above reasons, our subject studies hollow shear wall of R.C with vertical seams. The seams divide the wall into several units and the hollow shear wall of R.C w
ith vertical seams has small self-weight, small stiffness and good ductility. Due to having air insulation, it has good energy saving capability. So this new type shear wall structure will be a kind of ductile structure with advanced seismic behavior.
The paper studies the seismic behavior of R.C hollow shear wall with vertical seams. Its test specimens are four R.C hollow shear walls with vertical seams; they have different heights and two loading measures. Firstly, studies the stress distribution and deformation of the shear wall in elastic phase with ANSYS limited element program. Secondly, by low-cycle and reverse horizontal loading test, their properties including strength property, deformation property and energy property are studied. We study the loading characteristic values; the property of hysteretic curve and skeleton-frame curves; the ductility property and stiffness degradation. At last we analyze the destroy principle and affection reasons of hollow shear wall of R.C with vertical seams in different height and loading measures, we also give the bearing capability calculation formulas and design advises for new type hollow shear wall of R.C.
引文
[1] 《现代与未来的国内外新型建筑材料》／全国新型建材情报信息网编．—北京：中国建材工业出版社，1995
[2] 《新型墙体材料手册》／陈福广主编．—北京：中国建材工业出版社，2000
[3] 钢筋混凝土抗震结构译文集—钢筋混凝土带缝剪力墙专集，苏州水泥制品研究所。1981．5
[4] 大森信次，高桥敏夫等，“壁设计法”，鹿岛建设技术研究所。1976．3
[5] “新宿高層构造计画”，大成建设构造梗概集，1978．11
[6] “超高層建筑为材料别[耐震壁]祥细”，日本熊毅榖组技术研究所，June，1973
[7] T. Paulay, "The Design of Reinforced Concrete Ductile Shear Walls for Earthquake Resistance", Department of Civil Engineering, University of Canterbury, Christchurch New Zealand , 1981
[8] 中建新建筑体系有限公司、西安建筑科技大学结构工程所：“复合墙板试验研究报告”，
[9] 姚谦峰、赵东、陈平等，“密肋壁板轻框结构理论与应用研究”，科学技术研究报告，2000
[10] 戴航、关国雄，“一种新型带缝钢筋砼高剪力墙的抗震性能分析和设计(Ⅰ)”，建筑结构，1997．3
[11] 戴航、关国雄，“一种新型带缝钢筋砼高剪力墙的抗震性能分析和设计(Ⅱ)”，建筑结构，1997．8
[12] 夏晓东，“钢筋混凝土低剪力墙的试验研究”，东南大学博士学位论文，1989
[13] 康胜、曾勇、叶列平，“双功能带缝剪力墙的刚度和承载力研究”，工程力学．第18卷第2期．2001．4
[14] 曹万林、张建伟等，“钢筋混凝土有边框带双层暗支撑剪力墙抗震性能试验研究”，世界地震工程，2000．16(4)
[15] 蒋欢军、吕西林：“沿竖向耗能剪力墙滞回特性的计算方法”，同济大学学报，1999．12
[16] 廉晓飞、邹超英：“带竖缝混凝土剪力墙板在低周反复荷载作用下的工作性能试验研究”，哈尔滨建筑大学学报，1996．2
[17] 左晓宝，“改善高强混凝土剪力墙抗震性能的试验与分析研究”，天津大学硕士学位论文，1998
[18] 邱法维等，《结构抗震试验方法》，科学出版社，2000．01
[19] 刘涛、杨风鹏，《精通ANSYS》，清华大学出版社，2002
[20] 朱伯龙，《结构抗震试验》，地震出版社，1989
[21] 《建筑抗震试验方法规程》，JGJ101—96，中国建筑工业出版社，1997
[22] 龚模松，“带竖缝剪力墙的静力、动力及塑性分析”，武汉工业大学硕士学位论文，
[23] 刘华新，“国内外带边框低矮剪力墙抗剪性能分析”，低温建筑技术，2002．4
[24] 张建民，“高强陶粒混凝土有边框剪力墙受力性能分析”，天津大学硕士学位论文，1990
[25] 连伟，“中等高度轻骨料混凝土带边框剪力墙抗剪强度和变形性能的研究”，天津大学硕士学位论文，1991
[26] 廉晓飞、邹超英，“高层建筑钢结构中带竖缝混凝土剪力墙板设计方法建议”，哈尔滨建筑大学学报，1996．4
[27] 《混凝土结构设计规范》(GB50010—2002)，中国建筑工业出版社，2002
[28] 高小旺、薄庭辉、宗志桓，“带边框开竖缝钢筋砼低矮墙的试验研究”，建筑科学，1995．4
[29] 曹万林、张建伟等，“带暗支撑低矮剪力墙抗震性能试验及承载力计算”，土木工程学报，2004，3
[30] 包世华、方鄂华，《高层建筑结构设计》(第二版)—北京：清华大学出版社，1990
[31] 郭子雄、童岳生、钱国芳，“RC低矮抗震墙的变形性能及恢复力模型研究”，西安建筑科技大学学报，1998．3
[32] 陶鹤进、于庆荣、史新亚，“钢筋粉煤灰陶粒砼剪力墙受力性能的试验研究”，建筑结构学报，1994．8
[33] 曹万林、张建伟、崔立长等，“钢筋混凝土带暗支撑双功能低矮剪力墙抗震性能试验研究”，建筑结构学报，2003．2
[34] 叶列平、康胜、曾勇，“双功能带缝剪力墙的弹性受力性能分析”，清华大学学报(自然科学版)1999．Vol．39．No．12
[35] 许淑芳、冯瑞玉、张兴虎等，“带缝空心钢筋混凝土剪力墙的抗震性能试验研究”，西安建筑科技大学学报，2002．6
[36] 许淑芳、冯瑞玉、张兴虎等，“空心钢筋混凝土剪力墙抗震性能试验研究”，西安建筑科技大学学报，2002．6
[37] 石琳等，“不同形式空心剪力墙的抗震性能试验研究”，西北建筑工程学院学报，2002．6
[38] 武敏刚，“钢筋砼空心剪力墙板的试验研究与理论分析”，西安建筑科技大学硕士学位论文，2001
[39] 石琳，“钢筋砼空心剪力墙板的试验研究与可行性分析”，西安建筑科技大学硕士学位论文，2001
[40] 刘凡，，“不同类型低矮剪力墙抗震性能试验研究”，江苏城建，2000．第1期
[41] 孙金樨、关启勋，“钢筋混凝土有边框柱剪力墙的强度与变形研究”，建筑结构学报，1988．6
[42] 丁大钧，“墙体改革与可持续发展”，建筑结构，2004．3
[43] 王晓光、陈红等，“钢筋混凝土有边框剪力墙抗剪因素分析”，黑龙江矿业学院学报，1998．12
[44] 叶列平、曾勇，“双功能带缝剪力墙的弹塑性地震动力反应分析”，工程力学，2002．6
[45] 变形裂缝专题研究组，“钢筋混凝土偏心受压构件的刚度”，建筑技术通讯．建筑结构，1982．第3期
[46] 丁大钧、蓝宗建等，“矩形、T形和I字形截面钢筋混凝土偏心受压构件刚度、裂缝的试验研究和计算建议”，建筑结构学报，1983．第2期
[47] 熊本松、蒋大华，“钢筋混凝土矩形截面偏心受压构件刚度的简化计算”，建筑通讯技术．建筑结构，1985．第6期
[48] 夏晓东、丁大钧等，“钢筋混凝土带边框低剪力墙抗剪性能分析”，东南大学学报，1992．3
[49] 刘先明、李爱群、叶继红，“带边框砌体剪力墙承载力和变形的计算分析”，东南大学学报，2001．1
[50] 蒋欢军、吕西林，“新型耗能剪力墙模型低周反复荷载试验研究”，世界地震工程，2000．9
[51] 王寿康、张毛心、杨立，“单肢及双肢剪力墙结构”，建筑结构学报，1997．8
[52] 王腾、赵成文等，“正压力和水平筋对砌块剪力墙抗剪性能的影响”，沈阳建筑工程学院学报，1999．7
[53] 蔡贤辉、邬瑞锋等，“组合砌体剪力墙的抗弯承载能力”，建筑结构，1999．3
[2] 《新型墙体材料手册》／陈福广主编．—北京：中国建材工业出版社，2000
[3] 钢筋混凝土抗震结构译文集—钢筋混凝土带缝剪力墙专集，苏州水泥制品研究所。1981．5
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[34] 叶列平、康胜、曾勇，“双功能带缝剪力墙的弹性受力性能分析”，清华大学学报(自然科学版)1999．Vol．39．No．12
[35] 许淑芳、冯瑞玉、张兴虎等，“带缝空心钢筋混凝土剪力墙的抗震性能试验研究”，西安建筑科技大学学报，2002．6
[36] 许淑芳、冯瑞玉、张兴虎等，“空心钢筋混凝土剪力墙抗震性能试验研究”，西安建筑科技大学学报，2002．6
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[38] 武敏刚，“钢筋砼空心剪力墙板的试验研究与理论分析”，西安建筑科技大学硕士学位论文，2001
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[43] 王晓光、陈红等，“钢筋混凝土有边框剪力墙抗剪因素分析”，黑龙江矿业学院学报，1998．12
[44] 叶列平、曾勇，“双功能带缝剪力墙的弹塑性地震动力反应分析”，工程力学，2002．6
[45] 变形裂缝专题研究组，“钢筋混凝土偏心受压构件的刚度”，建筑技术通讯．建筑结构，1982．第3期
[46] 丁大钧、蓝宗建等，“矩形、T形和I字形截面钢筋混凝土偏心受压构件刚度、裂缝的试验研究和计算建议”，建筑结构学报，1983．第2期
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[49] 刘先明、李爱群、叶继红，“带边框砌体剪力墙承载力和变形的计算分析”，东南大学学报，2001．1
[50] 蒋欢军、吕西林，“新型耗能剪力墙模型低周反复荷载试验研究”，世界地震工程，2000．9
[51] 王寿康、张毛心、杨立，“单肢及双肢剪力墙结构”，建筑结构学报，1997．8
[52] 王腾、赵成文等，“正压力和水平筋对砌块剪力墙抗剪性能的影响”，沈阳建筑工程学院学报，1999．7
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