论文部分内容阅读
本文结合可恢复功能结构和损伤可控结构的设计思想,提出了一种布置于结构内部的新型损伤可控摇摆墙。该摇摆墙由上下连接梁、中间两片摇摆墙体、预应力筋、角部块体、中间剪切阻尼组成。通过放松墙体端部的连接,使墙体在地震中的变形集中在摇摆界面;利用结构自重及预应力的施加使结构在震后实现自复位,减少残余位移;墙体中部附加可更换耗能构件,在地震中进行耗能从而保护结构的主体,该耗能装置在震后可进行快速更换;墙体角部采用高延性弹性材料,实现墙体自身的损伤可控。从而使其具有地震作用下破坏小、耗能能力高、结构损伤可控、震后可快速修复等特点。本文围绕新型损伤可控摇摆墙进行了理论公式推导及参数分析、有限元模拟分析以及试验研究,主要成果如下:(1)针对新型损伤可控摇摆墙进行合理的假定,推导出其单调加载的侧向力公式和反复加载的侧向力公式。通过参数化分析,研究了预应力筋面积、初始预应力、剪切阻尼、角部材料等设计因素对新型损伤可控摇摆墙的影响。结果表明:增大预应力筋面积将提高摇摆墙的后期刚度和承载力;增大初始预应力将提高摇摆墙抗侧承载力,同时提高墙体自复位能力;增大阻尼力将提高摇摆墙的耗能能力及承载力;增大角部材料刚度可以提高墙体抗侧刚度。(2)采用ABAQUS有限元软件建立了 10个新型损伤可控摇摆墙的有限元模型,进行不同预应力筋面积、初始预应力、剪切板厚度和角部材料弹性模量的单调加载模拟和反复加载模拟。结果表明:有限元模拟与理论计算吻合良好;关键部位设置预埋件可以有效改善混凝土损伤。(3)为了验证本文提出的新型损伤可控摇摆墙的可行性和有效性,设计了 3组摇摆墙低周反复加载试验,1组不加阻尼,2组加阻尼但改变初始预应力。试验结果表明:新型损伤可控摇摆墙实现了损伤可控,试验中用1套摇摆墙完成三组试验,墙体本身还无损坏;无阻尼摇摆墙达到预期的自复位效果和变形能力;有阻尼摇摆墙到达预期的耗能效果,但存在残余位移。