焊接多腔双钢板-混凝土组合剪力墙抗震性能分析

大多数双钢板-混凝土组合剪力墙采用螺栓连接或焊接肋的方式使钢板和混凝土协同工作。然而,这种连接方式可能导致整体性和塑性变形效率较低,且制作复杂,焊接多腔双钢板-混凝土组合剪力墙能够有效地避免这些问题。为了深入研究焊接多腔双钢板-混凝土组合剪力墙的抗震性能,基于约束混凝土真三轴塑性-损伤本构模型和钢材弹塑性混合强化-韧性损伤本构模型,建立了组合剪力墙的精细化三维实体-壳模型,将模拟所得的滞回曲线、骨架曲线、刚度退化曲线、弹性刚度、承载力、累积耗能、等效阻尼粘滞系数和延性系数与已有拟静力试验结果相比较,发现两者吻合较好。分析结果表明：轴压比对组合剪力墙模型算例刚度和承载力的影响较小,而随剪跨比增大,组合剪力墙模型算例的刚度和承载力呈线性降低;轴压比对组合剪力墙模型算例总塑性耗能的影响较小,而剪跨比的影响较大,剪力墙总塑性耗能随剪跨比增大而降低;轴压比和剪跨比都不会改变算例各部件的耗能分配机制,即组合剪力墙模型算例以外钢板和内隔板耗能为主。     

双钢板-混凝土短肢组合剪力墙抗震性能试验

对4个双钢板-混凝土短肢组合剪力墙试件进行了试验,考虑了单调、循环两种加载方式以及1.0、2.0两种剪跨比,研究了该类墙体的破坏模式、延性、刚度、承载力、耗能等抗震性能指标.试验结果表明:组合剪力墙在加载过程中经历了混凝土的开裂和压溃、钢板的屈曲和屈服甚至断裂,其破坏模式属于典型的弯曲控制型破坏;组合剪力墙的位移延性系数均超过3.0,试件具有较好的变形能力;剪跨比为2.0的组合剪力墙具有更好的延性;循环加载组合剪力墙表面钢板的屈曲和混凝土的严重损伤,致使其耗能较差;循环加载组合剪力墙的极限荷载、延性系数较单调加载组合剪力墙均降低10%以上.提出限制表面钢板屈曲的优化建议.     

钢板-混凝土组合剪力墙研究

在超高层结构中,钢板-混凝土组合剪力墙可以有效避免钢筋混凝土剪力墙墙体过厚、纯钢板剪力墙内嵌钢板过早屈曲的缺陷,充分发挥钢材与混凝土之间的组合作用,具有广阔的发展前景.文章重点介绍国内外钢板-混凝土组合剪力墙的研究成果,并在此基础上提出一种新型双钢板-混凝土组合剪力墙,以期为今后组合剪力墙的发展提供参考借鉴.     

双钢板混凝土组合剪力墙轴压承载力研究

首先对双钢板混凝土组合剪力墙中的钢板进行了屈曲理论分析,对核心受约束混凝土进行了受力分析.以北京中国尊核心筒结构底部剪力墙为原型,进行了1/4缩尺模型的双钢板混凝土组合剪力墙试件和内置钢板混凝土组合剪力墙的轴压性能试验,对比分析其荷载--位移曲线、轴压承载力等.考虑到钢板屈曲对钢板轴压承载力的影响以及受约束混凝土轴心抗压强度的提高,提出了双钢板混凝土组合剪力墙轴压承载力的计算公式,与应用其他计算方法计算得到的试验试件的轴压承载力相比,本文提出的计算公式的计算结果与试验结果吻合度最高.结合其他文献中双钢板混凝土组合剪力墙轴压性能试验的相关数据进行验证,表明利用本论文提出的计算公式得到的轴压承载力计算值与试验结果吻合较好.     

预制钢桁架混凝土组合剪力墙抗震性能研究

将型钢桁架代替普通钢筋配置在钢筋混凝土剪力墙中形成钢桁架混凝土组合剪力墙,该剪力墙便于预制和安装,适合用于装配式建筑。采用ABAQUS有限元分析建立了钢骨混凝土剪力墙的抗震分析模型,利用试验数据进行了验证。进而使用该模型研究了钢桁架混凝土组合剪力墙的抗震性能,对5个不同设计参数的钢桁架混凝土剪力墙进行了往复加载模拟,研究轴压比和型钢含钢率对其滞回性能、变形能力、刚度退化以及耗能能力的影响。结果表明:轴压比增大对于钢桁架混凝土组合剪力墙的变形能力和耗能能力均不利;增加型钢柱的含钢率能有效提高剪力墙的抗剪承载力,增加型钢腹杆的含钢率对剪力墙耗能能力的提高明显,对承载能力提高较小。     

新型高强混凝土组合剪力墙受剪性能研究

为了提高高强混凝土剪力墙的延性和耗能能力,同时不削弱墙体的刚度和承载力,提出了双钢板高强混凝土组合剪力墙．利用Abaqus有限元分析软件,建立了无暗柱型与方钢管暗柱型两种双钢板高强混凝土组合剪力墙模型,分析了高宽比和轴压比对这两种组合剪力墙承载力和延性的影响,并对外侧钢板与混凝土的相互作用进行了分析．结果表明：随着高宽比的减小,这两种组合剪力墙承载力和弹性阶段刚度明显提高,破坏形态也由弯曲破坏向剪切破坏过渡．随着轴压比增大,无暗柱型组合剪力墙承载力下降,延性降低;方钢管暗柱型组合剪力墙承载力和刚度变化不大,延性呈下降趋势．设置方钢管暗柱可以加强对墙肢的约束,有效提高双钢板高强混凝土组合剪力墙的承载力和延性．     

再生混凝土矮剪力墙抗震性能试验研究

为了研究再生混凝土剪力墙的抗震性能,进行3片取代率为100％的再生混凝土矮剪力墙的低周反复荷载试验研究,在3个试件的高宽比均为1.0,配筋率均相等的情况下,对不同轴压比试件的破坏形态、承载能力、延性、刚度和耗能性能等进行了对比研究.试验研究表明:轴压比是影响再生混凝土剪力墙抗震承载能力的重要因素,随着轴压比增大,剪力墙刚度增大,承载能力增大,但延性和耗能性能降低,抗震性能降低.     

高阻尼混凝土钢板暗支撑双肢剪力墙数值分析

在试验研究的基础上,用非线性有限元分析软件MSC.Marc对高阻尼混凝土带钢板暗支撑双肢剪力墙进行了低周反复荷载下的数值模拟,并分析了轴压比、配钢率、高宽比和连梁刚度等对高阻尼混凝土带钢板暗支撑双肢剪力墙承载力和变形性能的影响规律.分析结果表明,数值模拟结果和试验结果吻合较好,当轴压比大于0.4时,高阻尼混凝土钢板暗支撑双肢剪力墙的延性显著下降,相对暗支撑配钢率为0.96~6.73时,能较好地改善双肢剪力墙的极限承载力.连梁跨高比、高宽比主要影响双肢剪力墙的承载力和变形性能.研究结果对高阻尼混凝土暗支撑双肢剪力墙的地震弹塑性计算具有一定的参考价值.     

双层钢板-内填混凝土组合剪力墙滞回性能数值分析

在试验研究的基础上,分析双层钢板-内填混凝土组合剪力墙结构的受力特点,建立了带初始缺陷的有限元数值计算模型,并与试验结果进行了对比;通过有限元数值模拟,分析了轴压比、高宽比、宽厚比等主要参数对剪力墙滞回性能的影响规律及其特征.研究结果表明,高宽比、宽厚比、轴压比对双层钢板-内填混凝土组合剪力墙受力性能均有影响,轴压比是影响承载能力的主要因素,而高宽比与宽厚比是影响初始刚度的主要因素.     

工字形截面钢板组合剪力墙抗震性能试验

为研究工字形截面钢管混凝土边框钢板组合剪力墙的抗震性能,进行了3个试件在轴向压力和水平往复荷载作用下的低周反复荷载试验,分析了腹板墙体内藏单钢板、内藏单钢板及钢筋暗撑、外包双钢板等不同构造对其抗震性能的影响.试验研究表明:设置钢筋暗撑可提高工字形截面钢管混凝土边框内藏钢板组合剪力墙的承载力、变形和耗能能力,但用钢量相对较大;将内藏钢板及分布钢筋等含钢率转换为外包双钢板后,其承载力、刚度有所降低,但变形能力有较大增强;工字形截面钢管混凝土边框钢板组合剪力墙具有良好的屈服机制和多道抗震防线,适用于高层及超高层建筑抗震设计.     

核岛结构双钢板混凝土组合剪力墙抗侧刚度

为研究核岛屏蔽厂房结构在地震作用下的抗侧力能力,对9个1∶5缩尺比的双钢板混凝土组合剪力墙试件进行了低周往复拟静力试验,分析研究了栓钉间距、钢板厚度和加劲肋的设置等因素对剪力墙试件初始抗侧刚度的影响.研究结果表明:栓钉间距对剪力墙试件初始刚度的影响不明显,剪力墙初始抗侧刚度随着钢板厚度的增大和加劲肋的设置而有所提高.对试件进行理论假设和简化处理,利用单位荷载法推导出双钢板混凝土组合剪力墙试件初始抗侧刚度的计算公式,通过比较发现计算值和试验值吻合较好.研究了剪力墙试件在往复加载过程中抗侧刚度的变化过程,发现不同阶段的抗侧刚度在变化幅度上有差别.     

钢管混凝土边缘约束叠合剪力墙抗震试验研究

为研究新型钢管混凝土边缘约束叠合剪力墙的抗震性能,设计制作了3片钢管混凝土边缘约束叠合剪力墙和1片现浇钢筋混凝土剪力墙足尺试件进行静力往复加载试验,试验中考虑了3种不同的墙身厚度取值,以考察高厚比对剪力墙抗震能力的影响.通过试验,对比分析了剪力墙的承载力、延性、刚度及其退化、滞回特性、耗能能力及破坏特征.建立了新型钢管混凝土边缘约束叠合剪力墙的承载力计算模型,计算结果与实测结果吻合较好.研究表明:新型钢管混凝土边缘约束叠合剪力墙结合了钢筋混凝土剪力墙侧向刚度和承载力大与钢管混凝土边缘约束延性好的优势,其承载力、刚度和耗能能力较现浇钢筋混凝土剪力墙有所提高;在所试验的参数范围内,高厚比对剪力墙的力学性能影响不大.     

型钢混凝土T形柱抗震性能试验研究

对6个型钢混凝土T形柱和1个普通钢筋混凝土T形柱进行低周反复加载试验,研究配钢形式和轴压比对破坏形态、滞回曲线和延性的影响。试验结果表明:型钢混凝土T形柱的承载力和延性均优于普通钢筋混凝土T形柱;与实腹式配钢T形柱相比,"T形钢+方钢管"配钢T形柱的承载力较小,但延性有所改善;型钢混凝土T形柱的延性随轴压比的增加先升高后下降。"T形钢+方钢管"配钢T形柱中型钢充分受力,适合推广。     

基于循环软化膜理论的钢筋混凝土剪力墙弹塑性分析

钢筋混凝土剪力墙及组合剪力墙是高层结构抗震的主要抗侧力构件之一.如何有效地模拟剪力墙构件在地震作用下的滞回性能,是高层结构抗震性能评估的关键问题之一.针对剪力墙构件弹塑性行为的特点,目前已经发展了多种微观和宏观分析模型.介绍了循环软化膜理论,基于该理论并利用OpenSees程序提出了不同类型剪力墙构件的建模方法,对11片不同破坏模式和不同配钢形式的剪力墙试件进行了低周反复加载数值模拟.计算结果表明,该分析方法不但能够很好地模拟不同类型剪力墙的整体滞回性能,而且可以预测局部材料应变信息,可为高层建筑结构抗震性能评估提供参考.     

双层钢板组合剪力墙抗震性能试验研究

以盐城广播电视塔实际工程中剪力墙的构造形式为基础,通过九个缩尺试件,研究不同构造形式的双层钢板内填混凝土组合剪力墙在常轴力和反复水平荷载作用下的刚度变化特征、破坏机理与破坏模式、抗震性能和极限承载能力.分析了墙板的高宽比、轴压比、钢板厚度、混凝土强度等级等对双层钢板内填混凝土组合剪力墙受力性能的影响.结果表明:双层钢板内填混凝土组合剪力墙能够充分发挥钢板与混凝土材料各自的优点,是一种良好的抗侧力构件.     

提高钢筋混凝土剪力墙抗震性能的思想与方法

钢筋混凝土剪力墙是高层结构的主要抗侧力构件之一.位于结构底部的剪力墙承受较大的轴力、剪力和弯矩.高轴压下的剪力墙在强震作用下易发生剪切或压溃破坏,震后难以修复.如何提高底部剪力墙的抗震性能,是高层结构抗震设计的关键问题之一.从2010年智利地震和2011年新西兰地震中剪力墙震害现象出发,分析了可能引起剪力墙破坏的主要原因,详细介绍了改善剪力墙抗震性能的思想与常用设计方法.同时,针对目前超高层结构中采用的内置钢板组合剪力墙,利用数值模拟进行了参数化分析.研究表明,内置的钢板可以有效地改善剪力墙构件的受压行为,可以明显提高构件的承载力、延性和耗能能力,能有效地改善钢筋混凝土剪力墙的抗震性能.     

不同连接构造的装配式混凝土剪力墙抗震性能试验研究

试验研究了2种不同连接构造的装配式混凝土剪力墙抗震性能,第一种为钢筋浆锚搭接干式连接节点,第二种则在第一种基础上进行构造变化,边缘构件局部现浇,墙肢中部仍然采用钢筋浆锚搭接连接,形成干、湿混合连接节点.分别制作1片干式连接节点、1片混合连接节点足尺试件进行低周反复荷载加载试验,并与同条件现浇试件进行对比.试验结果表明,在承载力、刚度、位移延性及耗能能力等方面,2种装配式试件均与现浇试件相当,其抗震能力可认为与现浇等同.同时,混合连接节点试件虽在耗能方面稍优于干式连接节点试件,但优势并不明显,且考虑到其施工工艺复杂,现浇混凝土浇筑质量较难得到保障,易对节点抗震性能产生明显不良影响,故不建议采用.     

双钢板-混凝土组合墙局部屈曲性能试验

进行了4片双钢板-混凝土组合墙轴向受压试验,分析钢板强度和距厚比(抗剪连接件间距与钢板厚度比值)对外钢板局部屈曲位置、临界荷载、破坏类型的影响规律。结果表明:在竖向的2个连接件和4个连接件中部位置的钢板容易发生屈曲,且钢材强度越高,防止试件发生屈曲先于屈服局部弹性屈曲破坏的距厚比限值越小;距厚比仅对构件的破坏类型、局部屈曲的临界荷载影响较大。在试验研究基础上,采用理论分析,推导了防止钢板发生局部弹性屈曲破坏的距厚比限值公式,并采用国内外试验研究数据和数值模拟分析方法对公式的适用性进行验证,进一步修正了防止双钢板-混凝土组合墙发生局部弹性屈曲破坏的距厚比限值设计公式。