高性能纖維混凝土剪力墻受力性能研究

通過高性能纖維混凝土剪力墻的試驗(yàn)研究和理論分析，探討鋼纖維和合成纖維對(duì)鋼筋混凝土剪力墻的受彎、受剪性能及抗震性能的影響，分析纖維品種、纖維摻加方式和纖維摻量等因素對(duì)不同混凝土強(qiáng)度等級(jí)的剪力墻的剛度、裂縫寬度、延性、耗能能力等的增強(qiáng)、增韌效果，建立受彎承載力和受剪承載力的計(jì)算模型和相應(yīng)的計(jì)算方法以及延性耗能能力的評(píng)價(jià)方法。對(duì)于已損壞剪力墻，采用高性能自密實(shí)混凝土置換損壞混凝土并粘貼纖維增強(qiáng)塑料（FRP）的方法進(jìn)行修補(bǔ)，通過試驗(yàn)研究，探索FRP材料與高性能混凝土間的粘結(jié)機(jī)理，分析該加固方法對(duì)剪力墻受彎、受剪性能的加固效果和對(duì)抗震性能的改善作用，建立加固后剪力墻的受彎、受剪承載力的計(jì)算方法以及抗震性能的評(píng)價(jià)方法。本項(xiàng)目對(duì)于發(fā)展和完善纖維混凝土設(shè)計(jì)理論和結(jié)構(gòu)加固理論、推廣新材料的應(yīng)用具有較大的理論和實(shí)際意義。 2100433B

通過高性能鋼纖維混凝土梁柱邊節(jié)點(diǎn)、中節(jié)點(diǎn)和板柱節(jié)點(diǎn)的試驗(yàn)研究和理論分析，探討鋼纖維對(duì)節(jié)點(diǎn)受剪性能和抗震性能的影響，分析鋼纖維摻入方式、鋼纖維體積率、混凝土強(qiáng)度等級(jí)等因素對(duì)高性能鋼纖維混凝土節(jié)點(diǎn)抗裂性能、受剪承載力、延性和耗能能力等的增強(qiáng)和增韌效果，提出高性能鋼纖維混凝土進(jìn)入相鄰梁和柱、板和柱的適宜深度值、保證節(jié)點(diǎn)區(qū)鋼筋不擁擠的適宜鋼纖維體積率以及高性能鋼纖維混凝土節(jié)點(diǎn)的截面限制條件，建立高性能鋼纖維混凝土節(jié)點(diǎn)受剪承載力的計(jì)算模型和設(shè)計(jì)方法以及恢復(fù)力計(jì)算模型和計(jì)算方法，為進(jìn)一步完善我國(guó)的纖維混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程提供試驗(yàn)依據(jù)和理論支撐。本項(xiàng)目對(duì)完善和發(fā)展鋼纖維混凝土設(shè)計(jì)理論、推廣新材料在工程中的應(yīng)用具有較大的理論和實(shí)際意義。 2100433B

鋼筋混凝土聯(lián)肢剪力墻是高層建筑結(jié)構(gòu)中最重要的抗側(cè)力結(jié)構(gòu)，其受力性能對(duì)整體結(jié)構(gòu)的抗震性能至關(guān)重要，采用鋼纖維改善鋼筋混凝土聯(lián)肢剪力墻的耗能能力是非常有效的措施。本項(xiàng)目對(duì)鋼纖維增強(qiáng)鋼筋混凝土聯(lián)肢剪力墻進(jìn)行了研究，取得了以下研究成果： （1）完成了低周反復(fù)荷載下鋼筋鋼纖維混凝土連梁的試驗(yàn)，研究了鋼纖維體積率、鋼纖維混凝土強(qiáng)度和連梁跨高比等對(duì)鋼筋鋼纖維混凝土連梁剛度、裂縫、承載力、延性和抗震性能等的影響規(guī)律，提出了連梁斜截面受剪承載力的計(jì)算方法； （2）完成了3層鋼筋鋼纖維混凝土連梁和鋼筋混凝土剪力墻組成的聯(lián)肢剪力墻在低周反復(fù)荷載下的試驗(yàn)，研究了鋼筋鋼纖維混凝土連梁和鋼筋混凝土墻肢中裂縫的發(fā)展形態(tài)和分布、側(cè)向位移、剛度、延性等，探討了鋼纖維混凝土強(qiáng)度等級(jí)對(duì)聯(lián)肢剪力墻抗震性能的影響。結(jié)果表明，在聯(lián)肢剪力墻的鋼筋混凝土連梁中摻入鋼纖維，能夠提高連梁的承載力和耗能能力，進(jìn)而提高了整體剪力墻結(jié)構(gòu)的抗震能力，剛度和承載力衰減程度降低； （3）完成了3層鋼筋鋼纖維混凝土連梁和鋼筋鋼纖維混凝土剪力墻組成的聯(lián)肢剪力墻在低周反復(fù)荷載下的試驗(yàn)，分析了鋼纖維體積率對(duì)聯(lián)肢剪力墻承載力、延性、剛度和耗能能力的影響，研究了鋼筋鋼纖維混凝土連梁的受力性能和剪力墻結(jié)構(gòu)承載能力和變形能力的關(guān)系。分析表明，在聯(lián)肢剪力墻中加入鋼纖維，可提高結(jié)構(gòu)的承載力、延性和耗能能力，延緩了剪力墻結(jié)構(gòu)的剛度退化。 （4）完成了鋼筋鋼纖維混凝土連梁、鋼筋鋼纖維混凝土剪力墻、鋼筋鋼纖維混凝土連梁和鋼筋鋼纖維混凝土剪力墻組成的聯(lián)肢剪力墻的非線性分析，分析了連梁和剪力墻的恢復(fù)力特征，以及鋼纖維對(duì)骨架曲線和滯回曲線特征點(diǎn)的影響規(guī)律和計(jì)算公式，提出了骨架曲線和滯回曲線的數(shù)學(xué)表達(dá)式。 （5）通過聯(lián)肢剪力墻受力性能的數(shù)值分析，研究了連梁跨高比、剛度折減系數(shù)、混凝土強(qiáng)度等對(duì)聯(lián)肢剪力墻的承載力、剛度、延性和耗能能力的影響，對(duì)聯(lián)肢剪力墻中連梁和墻肢的設(shè)計(jì)提出了建議。 基于上述研究成果，已發(fā)表學(xué)術(shù)論文8篇，取得發(fā)明專利1項(xiàng)，培養(yǎng)青年教師3人，培養(yǎng)研究生7人。研究成果對(duì)于構(gòu)建具有足夠承載力、延性、剛度、耗能能力等的鋼纖維混凝土聯(lián)肢剪力墻新型抗震結(jié)構(gòu)體系，提高整體建筑物的抗震能力，發(fā)展和完善纖維混凝土理論，具有重要的科學(xué)意義。 2100433B