高性能纤维混凝土剪力墙受力性能研究

通过高性能纤维混凝土剪力墙的试验研究和理论分析，探讨钢纤维和合成纤维对钢筋混凝土剪力墙的受弯、受剪性能及抗震性能的影响，分析纤维品种、纤维掺加方式和纤维掺量等因素对不同混凝土强度等级的剪力墙的刚度、裂缝宽度、延性、耗能能力等的增强、增韧效果，建立受弯承载力和受剪承载力的计算模型和相应的计算方法以及延性耗能能力的评价方法。对于已损坏剪力墙，采用高性能自密实混凝土置换损坏混凝土并粘贴纤维增强塑料（FRP）的方法进行修补，通过试验研究，探索FRP材料与高性能混凝土间的粘结机理，分析该加固方法对剪力墙受弯、受剪性能的加固效果和对抗震性能的改善作用，建立加固后剪力墙的受弯、受剪承载力的计算方法以及抗震性能的评价方法。本项目对于发展和完善纤维混凝土设计理论和结构加固理论、推广新材料的应用具有较大的理论和实际意义。 2100433B

通过高性能钢纤维混凝土梁柱边节点、中节点和板柱节点的试验研究和理论分析，探讨钢纤维对节点受剪性能和抗震性能的影响，分析钢纤维掺入方式、钢纤维体积率、混凝土强度等级等因素对高性能钢纤维混凝土节点抗裂性能、受剪承载力、延性和耗能能力等的增强和增韧效果，提出高性能钢纤维混凝土进入相邻梁和柱、板和柱的适宜深度值、保证节点区钢筋不拥挤的适宜钢纤维体积率以及高性能钢纤维混凝土节点的截面限制条件，建立高性能钢纤维混凝土节点受剪承载力的计算模型和设计方法以及恢复力计算模型和计算方法，为进一步完善我国的纤维混凝土结构技术规程提供试验依据和理论支撑。本项目对完善和发展钢纤维混凝土设计理论、推广新材料在工程中的应用具有较大的理论和实际意义。 2100433B

钢筋混凝土联肢剪力墙是高层建筑结构中最重要的抗侧力结构，其受力性能对整体结构的抗震性能至关重要，采用钢纤维改善钢筋混凝土联肢剪力墙的耗能能力是非常有效的措施。本项目对钢纤维增强钢筋混凝土联肢剪力墙进行了研究，取得了以下研究成果： （1）完成了低周反复荷载下钢筋钢纤维混凝土连梁的试验，研究了钢纤维体积率、钢纤维混凝土强度和连梁跨高比等对钢筋钢纤维混凝土连梁刚度、裂缝、承载力、延性和抗震性能等的影响规律，提出了连梁斜截面受剪承载力的计算方法； （2）完成了3层钢筋钢纤维混凝土连梁和钢筋混凝土剪力墙组成的联肢剪力墙在低周反复荷载下的试验，研究了钢筋钢纤维混凝土连梁和钢筋混凝土墙肢中裂缝的发展形态和分布、侧向位移、刚度、延性等，探讨了钢纤维混凝土强度等级对联肢剪力墙抗震性能的影响。结果表明，在联肢剪力墙的钢筋混凝土连梁中掺入钢纤维，能够提高连梁的承载力和耗能能力，进而提高了整体剪力墙结构的抗震能力，刚度和承载力衰减程度降低； （3）完成了3层钢筋钢纤维混凝土连梁和钢筋钢纤维混凝土剪力墙组成的联肢剪力墙在低周反复荷载下的试验，分析了钢纤维体积率对联肢剪力墙承载力、延性、刚度和耗能能力的影响，研究了钢筋钢纤维混凝土连梁的受力性能和剪力墙结构承载能力和变形能力的关系。分析表明，在联肢剪力墙中加入钢纤维，可提高结构的承载力、延性和耗能能力，延缓了剪力墙结构的刚度退化。 （4）完成了钢筋钢纤维混凝土连梁、钢筋钢纤维混凝土剪力墙、钢筋钢纤维混凝土连梁和钢筋钢纤维混凝土剪力墙组成的联肢剪力墙的非线性分析，分析了连梁和剪力墙的恢复力特征，以及钢纤维对骨架曲线和滞回曲线特征点的影响规律和计算公式，提出了骨架曲线和滞回曲线的数学表达式。 （5）通过联肢剪力墙受力性能的数值分析，研究了连梁跨高比、刚度折减系数、混凝土强度等对联肢剪力墙的承载力、刚度、延性和耗能能力的影响，对联肢剪力墙中连梁和墙肢的设计提出了建议。 基于上述研究成果，已发表学术论文8篇，取得发明专利1项，培养青年教师3人，培养研究生7人。研究成果对于构建具有足够承载力、延性、刚度、耗能能力等的钢纤维混凝土联肢剪力墙新型抗震结构体系，提高整体建筑物的抗震能力，发展和完善纤维混凝土理论，具有重要的科学意义。 2100433B