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钢筋混凝土核心筒具有很大的抗侧刚度,是钢框架-混凝土核心筒混合结构体系中的重要抗侧力构件,担任结构抗震设防的第一道防线。结构在多维地震动作用下各主轴方向上的反应相互影响,形成耦联,从而导致结构整体抗震性能的降低。然而,国内外核心筒的震害资料较少,且我国对核心筒的研究起步较晚,研究不够深入,尤其是核心筒的空间受力性能尚不明确。因此,本文在已有的试验基础上,通过数值模拟、参数分析和理论研究,对核心筒在双向水平荷载作用下的抗震性能进行了研究,并讨论了增强构造措施,具体内容如下: 1.利用有限元软件ABAQUS对单向往复荷载以及双向矩形加载下的核心筒进行非线性分析,明确其在空间受力下的破坏特征、承载力、延性以及耗能等抗震性能和弹塑性损伤发展过程,与现有试验结果对比,吻合较好;与单向加载的情况相比,在双向水平荷载作用下,核心筒两个方向的损伤相互耦合,使筒体承载力以及变形能力变差。 2.通过数值模拟展开参数分析,揭示了轴压比、连梁跨高比、高宽比、截面长宽比、壁厚、混凝土强度等参数改变对核心筒抗震性能的影响,并与单向加载下的结果对比,可知轴压比、连梁跨高比以及筒体壁厚在双向矩形加载下对核心筒的抗震性能影响较大。水平两个方向的刚度差异则会导致筒体变形能力与延性有较大的降低;高宽比和壁厚改变了筒体的破坏机制,因此应严格控制轴压比并合理设计核心筒以保证其受力性能并防止脆性破坏的发生。 3.给出在核心筒角部设置明柱的设计建议,并相应加大墙肢的水平配筋率和连梁梁端箍筋的构造措施。加强后的筒体裂缝开展充分,耗能增强,延性提高,后期强度下降缓慢,保证了后期强度,并缓解了在高轴压下的剪切脆性破坏以及强度降低的趋势,破坏形态有所改善,破坏位置集中在底层,相对于加强之前筒体的剪切破坏,脆性破坏的突然性有所缓解。此构造措施使得核心筒在空间受力下的抗震性能有较大提高,可为工程设计提供参考。 4.采用空间桁架理论,考虑加载方式、洞口大小以及混凝土强度等影响因素建立了核心筒在压弯剪扭复合状态下的承载力计算公式,并与试验结果对比验证,符合较好。