预制T型剪力墙往复荷载下的试验与ANSYS分析

论文摘要

在我国长期以来预制墙板不能用于高层建筑结构的主要受力构件使用,把预制预应力墙板作为高层建筑结构的的剪力墙,用于承受整体结构的竖向和水平荷载,这方面的研究才刚刚起步。“工业化预应力预制剪力墙住宅结构体系”是一种通过后张预应力技术连结的全预制剪力墙住宅结构体系：其中剪力墙为用后张预应力技术连结的预制混凝土墙体,楼板采用预应力混凝土楼板或预应力混凝土叠合板,墙体与墙体、墙体与楼板、楼板与楼板之间通过后张预应力连接技术及叠合后浇层连结成为整体。预应力连接技术全预制剪力墙住宅结构体系具备工业化程度高、施工速度快、节约材料和模板、节能环保等优势,同时具有较好的整体性能、适当的抗震性能和完好的使用性能,经济效益和社会效益显著。本文进行了后张预应力连结全预制剪力墙住宅结构体系中基本墙体单元之一——预制T型剪力墙在低周反复荷载作用下性能的试验研究和理论分析,主要内容如下：分别设计制作了一个预制T型剪力墙和一个现浇T型剪力墙的试验模型,对模型试件进行低周反复水平加载试验,通过试验数据对比分析了二者在承载力、延性性能、耗能能力和刚度退化等方面的差异。在试验研究的基础上,运用ANSYS有限元分析软件对预制试件进行非线性分析并与试验结果进行对比,得出与试验试件较吻合的模型后,继续分析了轴压比和混凝土等级对预制T型剪力墙试件开裂荷载、极限荷载和变形能力的影响。得出如下结论：试验结果表明：（1）预制T型剪力墙的破坏集中在墙肢根部、层间节点位置附近,呈现弯曲破坏特点。与现浇试件相比,预制试件墙身裂缝的分布范围小,裂缝宽度窄,卸载后裂缝基本能够闭合,残余变形小,体现出良好的恢复性。（2）对试验数据分析后得出：与现浇试件相比,预制T型剪力墙的开裂荷载、极限荷载较大,刚度大,恢复能力强,到达屈服荷载之前的刚度衰减速度比现浇试件慢；但是预制T型剪力墙的变形能力和延性较差,虽然到达极限荷载之前也有着良好的耗能能力,但超过极限荷载后耗能能力快速下降,总体上耗能能力仍低于现浇试件。有限元分析结果表明：轴压比在0.2-0.4范围内,预制T型剪力墙随着轴压比的增加,其承载能力将提高,刚度提高,但变形能力和延性下降；混凝土等级在C25-C45范围内,预制T型剪力墙随着混凝土等级的提高,承载能力将提高,变形能力表现出先上升后下降的变化趋势,当混凝土等级为C35时,试件的开裂位移和极限位移均达到最大值。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 课题的提出及背景
• 1.2 工业化预应力剪力墙住宅结构体系的特点
• 1.3 国内外研究现状
• 1.3.1 预应力混凝土结构的研究现状
• 1.3.2 预制装配式结构的研究现状
• 1.3.3 现浇钢筋混凝土剪力墙结构的研究现状
• 1.3.4 预制混凝土剪力墙的研究现状
• 1.4 本文研究的主要内容
• 1.4.1 整个课题的研究内容
• 1.4.2 本文的研究内容
• 第2章 试件设计及试验方法
• 2.1 试件设计与制作
• 2.1.1 试件设计
• 2.1.2 试件制作
• 2.1.3 试件制作中遇到的问题及处理
• 2.2 材料强度
• 2.3 试验方法
• 2.3.1 试验加载系统
• 2.3.2 试验加载制度
• 2.3.3 试验数据采集
• 第3章 试验结果与分析
• 3.1 试件破坏过程与试验结果
• 3.1.1 试件的破坏过程
• 3.1.2 破坏形态分析
• 3.1.3 试验部分结果数据
• 3.2 试验结果分析
• 3.2.1 滞回曲线
• 3.2.2 骨架曲线
• 3.2.3 屈服位移和延性系数
• 3.2.4 耗能性能
• 3.2.5 刚度退化
• 第4章 有限元（ANSYS）分析
• 4.1 有限元分析软件简介
• 4.1.1 ANSYS软件简介
• 4.1.2 ANSYS软件进行非线性有限元分析的主要步骤
• 4.2 有限元计算结果对比与分析
• 4.2.1 模型的建立
• 4.2.2 材料的本构关系
• 4.2.3 预应力的施加
• 4.2.4 ANSYS分析结果与试验结果的比较
• 4.2.5 ANSYS计算结果分析
• 4.3 轴压比与混凝土等级对预应力预制剪力墙受力的影响
• 4.3.1 轴压比对预应力预制剪力墙承载能力和变形能力的影响
• 4.3.2 混凝土强度等级对预应力预制剪力墙承载能力和变形能力的影响
• 第5章 总结与展望
• 5.1 本文主要研究结论
• 5.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间论文发表及科研情况