鋼管束組合剪力墻抗震性能試驗(yàn)及理論研究.pdf

1、鋼管束組合剪力墻是一種鋼與混凝土組合的剪力墻，由不同截面形式的U型鋼連接而成，內(nèi)部澆筑混凝土，形成一種以一字型、T型、L型、Z型為主的多種構(gòu)造形式的新型組合剪力墻-鋼管束組合剪力墻。作為結(jié)構(gòu)體系的主要的抗豎向力和抗側(cè)向力構(gòu)件，具有鋼管壁薄、用鋼量經(jīng)濟(jì)、施工速度快、構(gòu)件制作簡(jiǎn)單、自重輕等優(yōu)點(diǎn)，有著廣闊的適用性和經(jīng)濟(jì)社會(huì)效益。作為一種新型結(jié)構(gòu)形式，其抗震性能需要深入的研究。本文深入、系統(tǒng)地對(duì)鋼管束組合鋼板剪力墻進(jìn)行試驗(yàn)研究、數(shù)值模擬及理論分

2、析，主要研究?jī)?nèi)容如下：
　　（1）設(shè)計(jì)了7個(gè)與實(shí)際工程完全相同的1:1足尺的一字型鋼管束組合剪力墻模型，對(duì)其進(jìn)行低周反復(fù)荷載作用下的擬靜力試驗(yàn)研究；進(jìn)行了不同軸壓比、剪跨比、U型鋼截面尺寸、是否布置栓釘?shù)膶?duì)比的研究；通過(guò)試驗(yàn)揭示墻體的破壞機(jī)制、受力機(jī)理，分析了各個(gè)參數(shù)對(duì)一字型鋼管束組合剪力墻的滯回曲線、骨架曲線、破壞形態(tài)、承載能力、強(qiáng)度及剛度退化、位移延性系數(shù)及耗能能力等抗震性能指標(biāo)的影響；并對(duì)墻體的剪切變形、側(cè)向變形、關(guān)鍵部分的

3、應(yīng)變進(jìn)行了研究，分析了墻體的變形機(jī)制。
　?。?）與一字型鋼管束組合剪力墻相對(duì)比，設(shè)計(jì)了5個(gè)與實(shí)際工程完全相符的1:1足尺的T型鋼管束組合剪力墻模型，對(duì)其進(jìn)行低周反復(fù)荷載作用下的試驗(yàn)研究；進(jìn)行了不同軸壓比、腹板端剪跨比、腹板端 U型鋼截面尺寸、是否布置栓釘?shù)膶?duì)比；通過(guò)實(shí)驗(yàn)揭示 T型墻體的破壞機(jī)制、受力機(jī)理，分析了各個(gè)參數(shù)對(duì) T型組合剪力墻的滯回曲線、骨架曲線、承載能力、強(qiáng)度及剛度退化、位移延性系數(shù)及耗能能力等抗震性能的影響，并對(duì)T

4、型墻體的剪切變形、側(cè)向變形、關(guān)鍵部分的應(yīng)變進(jìn)行了研究，分析了T型墻體的變形機(jī)制。
　?。?）采用非線性有限元軟件對(duì)鋼管束組合鋼板剪力墻進(jìn)行數(shù)值模擬，用試驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了有限元分析結(jié)果的正確性，并對(duì)墻體進(jìn)行了受力全過(guò)程分析，研究了鋼管束組合剪力墻應(yīng)力、應(yīng)變分布規(guī)律，得到了剪力墻的受力機(jī)理和破壞模式，在此基礎(chǔ)上通過(guò)參數(shù)化分析系統(tǒng)的研究了軸壓比、剪跨比、鋼材強(qiáng)度、混凝土強(qiáng)度、鋼板厚度、U型鋼截面尺寸等參數(shù)對(duì)鋼管束組合剪力墻抗震性能的影響。<

5、br>　?。?）在試驗(yàn)數(shù)據(jù)和有限元參數(shù)化分析的基礎(chǔ)上，分析了影響鋼管束組合剪力墻承載力的主要因素，基于疊加理論，推導(dǎo)了適用于鋼管束組合剪力墻正截面壓彎承載力的計(jì)算公式；通過(guò)分析低剪跨比的鋼管束組合剪力墻的受力模式并對(duì)影響抗剪承載力的各種因素進(jìn)行非線性有限元分析，得出鋼管束組合剪力墻抗剪承載力的構(gòu)成，基于疊加理論并通過(guò)統(tǒng)計(jì)計(jì)算回歸出參數(shù)值，給出抗剪承載力計(jì)算公式。
　　（5）在低周反復(fù)荷載試驗(yàn)研究的基礎(chǔ)上，結(jié)合鋼管束組合剪力墻的滯回