预制钢桁架-混凝土组合剪力墙受力性能研究

钢桁架-混凝土组合剪力墙是一种适用于装配式建筑的新型抗侧力结构体系。本文采用ABAQUS有限元软件建立钢桁架-混凝土组合剪力墙的分析模型,对13个不同设计参数的钢桁架-混凝土组合剪力墙进行了单调加载模拟,得到了构件的变形性能和受力性能;考察了轴压比、混凝土强度等级、型钢强度等级、含钢量等参数对钢桁架-混凝土剪力墙受力性能的影响规律。研究结果表明:轴压比对于剪力墙的抗剪承载力和延性都具有较大影响,轴压比在0.3～0.5之间,钢桁架混凝土剪力墙的抗剪承载力较大;混凝土强度等级、型钢强度等级、含钢量对剪力墙受力性能影响不大;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于剪力墙的抗剪承载力提升效果不明显。     

早期裂缝对钢板混凝土组合剪力墙抗剪承载力的影响研究

钢板混凝土组合剪力墙在施工中易出现早期温度裂缝和收缩裂缝,为定量分析早期裂缝对钢板混凝土组合剪力墙抗剪承载力的影响,基于混凝土受拉损伤等效模拟混凝土裂缝方法,对含早期裂缝的组合剪力墙抗剪承载力进行研究。首先提出降温生成初始裂缝和后续推覆分析的两步法,然后通过不同参数模型间的结果对比,分析开裂程度、轴压比和含钢率对含早期裂缝的钢板混凝土组合剪力墙抗剪承载力的影响。     

钢板混凝土剪力墙抗剪性能试验研究

完成了2个内嵌钢板混凝土墙试件和3个外包钢板混凝土墙试件在恒定轴压力和往复剪切作用下的拟静力试验,用以研究钢板混凝土剪力墙的抗剪性能。墙试件采用工字形截面,剪跨比为1.2,腹板墙截面含钢率约6%。试验结果表明：试件腹板墙发生剪切破坏;当设计轴压比由0.3提高至0.6时,试件的受剪承载力略有提高,极限位移角减小约20%;在轴压比相同和腹板墙含钢率相近的情况下,外包钢板混凝土墙的变形能力比内嵌钢板混凝土墙大约20%;采用竖向加劲肋-缀条拉结代替栓钉-对拉螺栓连接,外包钢板混凝土墙的受剪承载力差异不大,但变形能力显著增大。对国内外46个钢板混凝土墙试验数据的分析表明,按中国规程 JGJ 3-2010《高层建筑混凝土结构技术规程》计算得到的受剪承载力平均为试验值的78%,计算公式偏于安全;而美国规范AISC 341-10和欧洲规范Eurocode 8的计算公式仅考虑钢板的抗剪贡献,计算值仅为试验值的51%,严重低估了钢板混凝土墙的受剪承载力。对大量剪力墙试验数据的分析表明,钢板混凝土墙的剪切变形能力显著优于钢筋混凝土墙和钢骨混凝土墙。     

钢筋混凝土剪力墙塑性铰区受剪承载力分析

在已有试验研究的基础上,采用桁架-拱模型对钢筋混凝土剪力墙塑性铰区的受剪机理进行了研究。引入了考虑轴压比的混凝土强度有效系数;分析了剪力墙截面极限转角、水平分布钢筋、桁架与拱模型倾角等因素对剪力墙受剪承载力的影响;并在此基础上建立了剪力墙塑性铰区受剪承载力计算公式。理论研究与试验分析表明:基于桁架-拱模型的剪力墙受剪承载力公式具有一定的理论依据和实用价值,满足实际工程计算需要。     

基于纤维单元的双钢板高强混凝土组合剪力墙抗震性能分析

双钢板高强混凝土组合剪力墙是由双层钢板内填高强混凝土构成的一种新型抗侧力构件。采用Open SEES软件,基于纤维单元建立了双钢板混凝土组合剪力墙的有限元模型,通过已有试验验证了分析结果的准确性。在此基础上,分析了轴压比、剪跨比、含钢率、边柱形式等因素对组合剪力墙抗震性能的影响。结果表明:组合剪力墙的承载力随轴压比增大略有增加,但变形能力降低;剪跨比越小,剪力墙的初始刚度和承载力越高,但变形能力下降;含钢率增大,剪力墙的承载力和变形能力都明显提高,耗能能力也增大;端柱对墙肢的约束作用比暗柱更好。     

钢筋混凝土剪力墙剪切刚度计算的斜向腹筋桁架-拱模型

钢筋混凝土剪力墙构件腹板为双向配筋,其剪切刚度的传统计算方法忽略竖向钢筋的作用,低估了剪力墙构件的剪切刚度和受剪承载力。为考虑双向配筋对剪力墙剪切刚度的影响,提出等效斜向腹筋桁架-拱模型,与传统桁架-拱模型不同,模型中桁架作用的腹杆由斜向等效受拉钢筋及斜裂缝间的混凝土斜压杆构成,斜向等效钢筋的方向与裂缝处两个方向钢筋的合力方向一致。采用最小能量原理推导了斜向压杆倾角的理论算式,在已有试验数据的基础上,对压杆角度理论算式进行简化,提出了便于工程应用的简化算式。斜向开裂后剪力墙的有效剪切刚度为斜向腹筋桁架模型剪切刚度与拱模型剪切刚度的叠加,采用该模型分别对现有的剪力墙试件进行计算,并将计算值与实测值进行了比较,结果表明,提出的斜向腹筋桁架-拱模型可以较为准确地计算钢筋混凝土剪力墙构件斜向开裂后的有效剪切刚度。     

型钢再生混凝土梁柱中节点受剪承载力分析

为研究型钢再生混凝土梁柱中节点的受剪承载力,在型钢再生混凝土梁柱中节点试验研究的基础上,对其受剪机理进行了分析。结果表明:型钢再生混凝土梁柱中节点的破坏模式主要是剪切斜压破坏,其受力机理为钢筋再生混凝土斜压杆,钢"框架-剪力墙"和钢筋空腹桁架的综合作用,将节点域的受剪承载力分为三部分,即节点域型钢腹板"剪力墙"和翼缘"框架"、节点域再生混凝土斜压杆、节点域箍筋的受剪承载力;通过对试验数据的回归分析,提出型钢再生混凝土梁柱中节点受剪承载力计算公式,该计算式不仅考虑了梁、柱对节点域实际受力状态的影响,而且考虑了翼缘"框架"对再生混凝土的约束作用,采用计算式得到的结果与试验值吻合较好。     

不同轴压比钢板-混凝土组合剪力墙的有限元分析

钢板-混凝土组合剪力墙是一种适用于高层建筑结构的新型抗侧力体系.选择合适的混凝土和钢材本构模型,利用ABAQUS有限元软件对单调荷载作用下的钢板-混凝土组合剪力墙进行有限元模拟.模拟结果表明墙体所受的竖向轴压力有利于提高其水平抗剪承载力;轴压比较小时,墙体水平抗剪承载力随轴压比增大而有所提高,但轴压比过大时,水平抗剪承载力又随之降低,轴压比在0.3～0.5之间时,墙体的水平抗剪承载力最大;竖向轴压力对墙体水平抗剪承载力的提高幅度最大为（fcAc＋fyAs）的4％左右.另外,轴压比越大,墙体的变形能力、延性都越差.     

基于等效斜向腹筋桁架-拱模型的小剪跨比剪力墙受剪承载力计算方法

基于等效斜向腹筋桁架-拱模型,考虑不同破坏模式和变形协调条件,提出了一种计算小剪跨比剪力墙受剪承载力的计算方法。该方法通过单位宽度的钢筋强度的等效原理在桁架作用中同时考虑了腹板水平钢筋和竖向钢筋对受剪承载力的作用,同时提出混凝土受压区高度的经验计算式,用以确定斜压杆的截面高度。在收集整理了359片小剪跨比剪力墙的试验数据的基础上,采用提出的方法对构件的受剪承载力进行计算,并与中、美、欧、日的四种相关规范的计算结果进行比较。结果表明：除日本AIJ规范外,其余规范对小剪跨比剪力墙受剪承载力的计算均偏于保守,而AIJ规范过高地估计了拱杆的高度,使其计算结果偏不安全;而提出的建议式可以较为准确地计算小剪跨比剪力墙的受剪承载力。     

内藏钢桁架组合中高剪力墙的抗震性能

为了研究内藏钢桁架组合中高剪力墙的抗震性能,进行了6个1/3缩尺的中高剪力墙低周反复荷载试验,其中包括2个普通混凝土剪力墙、2个内藏钢框架混凝土剪力墙和2个内藏钢桁架混凝土剪力墙,轴压比分别是0.2、0.5。在试验研究基础上,对比分析了两种轴压比下各剪力墙的承载力、刚度、延性、滞回特性、耗能能力及破坏特征。试验及分析表明:在不同轴压比下,内藏钢桁架混凝土组合中高剪力墙的抗震性能比普通混凝土中高剪力墙的抗震性能显著提高;高轴压比下各剪力墙的承载力比低轴压比下相应剪力墙的承载力明显提高,但其延性及耗能能力降低。     

带方钢管混凝土端柱隔板连接双钢板-混凝土组合剪力墙抗震性能试验研究

对5个带CFST端柱的隔板连接的双钢板-混凝土组合剪力墙进行了恒定轴压条件下的侧向循环加载试验,考虑了截面高厚比(6.0和8.0)、端柱形式、设计轴压比(0.45和0.60)、剪跨比(1.5和2.0)等参数,研究了该类组合剪力墙延性、承载力、刚度和承载力退化、耗能能力、截面弯矩-曲率关系、剪力-剪切角关系以及腹侧腔室钢板等效应变的变化规律等。研究结果表明：组合剪力墙发生了典型的压-弯破坏;墙体受力过程中经历了钢板的屈服和屈曲及混凝土的压溃等破坏;墙体的滞回曲线饱满;墙体的极限侧移角介于2.3%~4.5%之间,位移延性系数介于3.05~4.45之间,具有良好的变形能力;增加截面高厚比,加强端柱构造,减小剪跨比,墙体的承载力和延性均得到提高;轴压比增大对墙体的承载力和延性有不利影响;组合剪力墙受力过程中的剪切变形呈非线性变化的特点,不应忽略;组合剪力墙的变形未局限于墙体固定端以上的有限范围内,而是在墙体高度方向有较为充分的发展,这是墙体变形能力较好的原因之一。     

钢筋混凝土双肢剪力墙非线性静力有限元分析

利用有限元软件ABAQUS中的混凝土损伤塑性模型,采用分离式方法建立有限元模型,对钢筋混凝土双肢剪力墙进行了非线性分析;在与试验结果进行对比分析的基础上,选取了用于钢筋混凝土剪力墙非线性有限元分析的材料破坏准则和本构关系进行建模;通过数值计算,分析了轴压比、墙连梁跨高比、墙分布钢筋配筋率、边缘构件配筋率对钢筋混凝土双肢剪力墙的承载能力、延性、破坏形态等的影响。结果表明:轴压比、分布钢筋配筋率和连梁跨高比对钢筋混凝土双肢剪力墙的受力性能影响较为明显;边缘约束构件配筋率对墙体的影响较小。     

钢管高强混凝土剪力墙受剪性能试验研究

为研究钢管高强混凝土剪力墙的受剪性能,设计制作了两批共32个小剪跨比（λ为0.3、0.56、0.8）钢管高强混凝土剪力墙试件并进行单向静力加载试验,分析了剪跨比、管外混凝土强度、轴压比、截面类型、水平分布筋配筋率和竖向分布筋配筋率对各试件受剪承载力、变形能力及其对试件破坏形态的影响。试验结果表明：钢管高强混凝土剪力墙作为组合构件,通过钢管外的抗剪环筋传递界面剪力,能够很好地协同受力,且具有初始刚度大、承载能力高的特点;剪跨比为0.56、0.80的试件,其破坏始于管外混凝土的斜压破坏;剪跨比为0.30的试件,其破坏形态为管外混凝土斜裂缝发展、贯通,墙体受压侧底部水平分布筋处混凝土错动、脱落,具有直剪破坏的特征;各试件破坏时均具有一定的变形能力。基于对试验结果的统计分析,提出了钢管高强混凝土剪力墙的受剪承载力计算式,计算值与试验值吻合良好,可为工程设计提供参考。     

预制混凝土空心模剪力墙受力性能试验研究

通过1个钢筋混凝土剪力墙试件和5个横向孔洞为矩形的预制混凝土空心模剪力墙试件的拟静力试验,研究了采用纵向孔洞为圆形、横向孔洞为矩形的空心模构造的预制混凝土空心模剪力墙试件的受力性能。结果表明：该预制混凝土空心模剪力墙沿竖向分布钢筋位置出现竖向裂缝,避免了脆性破坏发生,位移延性系数为3.87~6.47,变形性能良好;现浇与预制混凝土结合面是墙体受力的薄弱部位,降低了墙体的受剪承载力,对高轴压比试件尤为显著;空心模剪力墙在正常使用阶段的刚度与现浇混凝土剪力墙相似,在设计计算时无需对刚度进行折减;提高轴压比和减小剪跨比能够增加墙体的初始刚度,但加快了后期刚度退化速率;降低水平钢筋配筋量对墙体的受剪承载力和变形能力影响较小,但降低了开裂荷载,增加了裂缝宽度。     

自密实再生块体混凝土叠合剪力墙抗震性能试验研究

为了对再生块体混凝土叠合剪力墙的安全性鉴定和抗震加固提供参考,通过1片预制普通混凝土墙板内现浇自密实混凝土叠合剪力墙和3片预制普通混凝土墙板内现浇自密实再生块体混凝土叠合剪力墙的低周反复荷载试验,研究了不同废旧混凝土块体取代率、轴压比和边缘约束构件钢管厚度对剪力墙抗震性能的影响,对比分析了各剪力墙的破坏形态、滞回曲线、...     

冷挤压套筒连接RC装配式剪力墙抗震性能试验研究

为解决RC装配式剪力墙钢筋连接施工和质量检验困难的问题,提出了一种采用冷挤压套筒钢筋连接方式的装配式剪力墙构造形式。为探明此连接方式装配式剪力墙的可行性及其抗震性能,完成7个装配式剪力墙试件和2个现浇剪力墙对比试件的拟静力试验。对试件的水平荷载-侧移曲线及其特征点、钢筋应变进行了分析。结果表明：装配式剪力墙试件和现浇剪力墙试件均为压弯破坏。在简化构造的情况下,冷挤压套筒连接能有效传递钢筋拉压力。采用该连接的装配式剪力墙具有良好的抗震性能,耗能能力、延性均与现浇剪力墙试件接近。在轴压比为0.25~0.6范围内,轴压比增大,承载力增大,极限位移角减小;在剪跨比为0.9~1.35范围内,剪跨比增大,承载力减小,极限位移角增大,刚度退化更为平缓。     

型钢混凝土剪力墙变形能力设计方法研究

为研究型钢混凝土(SRC)剪力墙的变形能力,在已有的弯曲破坏的SRC剪力墙拟静力试验的基础上,通过理论分析,推导出SRC剪力墙极限位移角、截面曲率、边缘应变和配箍特征值之间的关系,提出基于极限位移角的SRC剪力墙变形能力设计方法。通过与试验结果进行对比,说明该方法的可靠性。以此为基础,研究轴压比、剪跨比、配箍特征值等因素与SRC剪力墙极限位移角的关系,并提出不同抗震等级、不同配箍特征值下轴压比的限值。     

轴压比对带PC填充墙的装配式联肢#br# 剪力墙受力性能影响分析

在试验研究的基础上,对带预制混凝土(PC)填充墙的装配式联肢剪力墙进行数值模拟分析,系统研究不同连接方式、轴压比下结构的破坏形态、承载力、刚度、延性等性能。结果表明：PC填充墙的存在可提高结构的承载力、抗侧刚度,刚性连接时结构的周期折减系数建议取0.8～1。随着轴压比的增大,试件的屈服荷载和峰值荷载增大;轴压比小于0.3时,结构的抗侧刚度随轴压比的增大而增大,当轴压比大于0.3时,随轴压比增大,刚性连接下的刚度减小,而柔性连接试件刚度基本不变;结构的延性随轴压比的增大而减小,刚性连接试件的延性系数降低速率高于柔性连接试件,建议刚性连接下,轴压比大于0.3时加强剪力墙边缘构件配筋。     

高轴压比下内置钢板高强混凝土组合剪力墙#br# 抗震性能试验研究

内置钢板混凝土组合剪力墙主要应用于超高层建筑结构中,是主要的抗侧力构件,其底部剪力墙往往承担巨大的竖向荷载,轴压比和混凝土强度是影响其抗震性能的主要因素。为研究内置钢板高强混凝土组合剪力墙在高轴压比下的抗震性能,进行2个剪跨比为2.28的组合剪力墙试件拟静力试验,设计轴压比分别为0.6和0.8,C70混凝土。研究组合剪力墙在低周反复荷载作用下的受力性能和破坏模式,分析轴压比对抗震性能的影响。结果表明：2个试件最终均发生压弯破坏,破坏截面基本符合平截面假定,滞回曲线均较饱满,耗能性能良好,同时具有比较稳定的水平承载力;随着轴压比增大,组合剪力墙的水平承载力、初始刚度和耗能能力增大,侧向变形能力有所降低,但屈服位移角仍大于1/120,极限位移角为1/46。研究可为内置钢板高强混凝土组合剪力墙的工程应用提供理论参考。