内置钢板与内置钢桁架混凝土组合剪力墙抗震性能对比研究

通过对2组内置钢板混凝土组合剪力墙和内置钢桁架混凝土组合剪力墙拟静力试验的模拟,确定计算模型的建立方法,并选取2片相同含钢率的内置钢板混凝土组合剪力墙和内置钢桁架混凝土组合剪力墙模型进行侧向低周反复荷载作用下的计算分析,对比了2片剪力墙模型的承载力、刚度及其退化过程、延性、耗能及滞回特性,并选取实际工程为算例,对采用两种组合剪力墙的整体结构从抗侧刚度、破坏模式、层间位移角、位移时程及塑性发展等方面进行了抗震性能的对比。研究结果表明：对于构件层次,随着墙体高宽比的增大,内置钢板混凝土组合剪力墙的承载力、耗能能力及延性逐渐优于内置钢桁架混凝土组合剪力墙;对于结构层次,当墙体高宽比较大时,采用内置钢板混凝土组合剪力墙结构的抗震性能要优于采用内置钢桁架混凝土组合剪力墙的结构。     

不同类型钢-混凝土组合剪力墙超高层结构抗震性能对比

采用结构分析软件Perform-3D对分别带有内置钢板混凝土组合剪力墙、内藏钢桁架混凝土组合剪力墙以及传统的型钢混凝土剪力墙的框架-核心筒结构进行静力和动力弹塑性分析,研究了三种剪力墙对整体结构的动力特性、位移反应和地震损伤的影响。研究表明,带有三种组合剪力墙的结构整体抗震性能优劣顺序依次为内置钢板混凝土组合剪力墙结构、内藏钢桁架混凝土组合剪力墙结构、型钢混凝土组合剪力墙结构。     

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。     

圆钢管混凝土边框多重组合低矮剪力墙的抗震性能

为了解钢管混凝土边框内藏钢桁架剪力墙这种新型多重组合剪力墙的抗震性能,进行了3个剪跨比为1.0的低矮剪力墙低周反复荷载试验,包括1个普通混凝土剪力墙、1个圆钢管混凝土边框剪力墙和1个圆钢管混凝土边框内藏钢桁架剪力墙;对比分析了3个低矮剪力墙的实测承载力、延性、刚度及其退化过程、滞回特性、耗能能力及破坏特征;使用简化力学模型计算了各剪力墙的承载力,计算结果与试验结果吻合较好。结果表明:圆钢管混凝土边框内藏钢桁架低矮剪力墙的抗震性能比普通混凝土低矮剪力墙显著提高,比圆钢管混凝土边框低矮剪力墙明显提高。     

钢板剪力墙研究及工程应用

对纯钢板剪力墙、内置钢板混凝土组合剪力墙、外包钢板混凝土组合剪力墙三类剪力墙进行综合研究,给出了3种钢板剪力墙特性及设计方法,同时中国建筑千米级摩天大楼为载体,对外包钢板混凝土组合剪力墙进行研究。研究表明:此3种钢板剪力墙结构延性好、耗能能力强,具有良好的抗震性能;纯钢板剪力墙结构非常适用高烈度区普通结构或350 m以下的超高层建筑;内置钢板混凝土组合剪力墙刚度大、强度高、延性好,可充分发挥混凝土和钢材2种材料的特性,但施工非常复杂;外包钢板混凝土组合剪力墙是一种新型剪力墙,对使用高强度、高性能混凝土和钢材没有限制,该种墙体更容易满足抗震性能化要求,且施工方便,工业化程度高;3种剪力墙均满足平截面假定,可采用纤维元的方法计算钢板混凝土组合剪力墙承载力。     

内置轻钢桁架混凝土组合剪力墙抗震性能试验研究

将冷弯薄壁型钢桁架配置在普通钢筋混凝土剪力墙中代替钢筋而形成轻钢桁架混凝土组合剪力墙。为研究该类墙体的抗震性能,对两组共6个内置轻钢桁架混凝土组合剪力墙进行拟静力试验,研究轴压比和斜撑体积配钢率对其滞回性能、变形性能、刚度退化以及耗能能力的影响。对比了低矮剪力墙和中高剪力墙的位移延性和耗能能力。结果表明：轴压比对该类剪力墙的变形能力和耗能能力均不利,应予以控制;斜撑体积配钢率对提高低矮墙的延性、耗能能力效果明显,但对承载力的提高作用较小;对中高剪力墙,斜撑体积配钢率的增加,对其耗能能力不利。     

弯折钢筋抗剪键组合剪力墙抗剪性能试验研究

提出了一种弯折钢筋抗剪键的内嵌钢板-混凝土组合剪力墙,通过对3片新型组合剪力墙和1片钢筋混凝土剪力墙进行低周往复试验,研究其抗剪承载力、变形能力、抗侧刚度、延性和耗能能力等性能.试验参数包括弯折钢筋的布置方式、是否设置横向分布钢筋及墙体类型.按《组合结构设计规范》(JGJ 138-2016)中的公式计算了组合剪力墙的抗剪承载力,并与试验结果进行了对比.结果 表明:新型组合剪力墙抗剪承载力、屈服位移和极限位移均高于钢筋混凝土剪力墙,在相同侧向位移下表现出更强的耗能能力.未设置横向分布钢筋的组合剪力墙位移延性系数低于钢筋混凝土剪力墙,表明横向分布钢筋的设置可有效限制构件屈服后混凝土的开裂,提高构件的延性;抗剪钢筋交错布置的组合剪力墙屈服强度和极限强度高于抗剪钢筋平行布置的组合剪力墙,但抗剪钢筋布置方式对混凝土开裂和裂缝贯通位移角无明显影响;试验后的内置钢板核心区域未产生平面外变形,组合剪力墙表现出较高的抗剪承载力.     

弯折钢筋抗剪键组合剪力墙抗剪性能试验研究

提出了一种弯折钢筋抗剪键的内嵌钢板-混凝土组合剪力墙,通过对3片新型组合剪力墙和1片钢筋混凝土剪力墙进行低周往复试验,研究其抗剪承载力、变形能力、抗侧刚度、延性和耗能能力等性能.试验参数包括弯折钢筋的布置方式、是否设置横向分布钢筋及墙体类型.按《组合结构设计规范》(JGJ 138-2016)中的公式计算了组合剪力墙的抗剪承载力,并与试验结果进行了对比.结果 表明:新型组合剪力墙抗剪承载力、屈服位移和极限位移均高于钢筋混凝土剪力墙,在相同侧向位移下表现出更强的耗能能力.未设置横向分布钢筋的组合剪力墙位移延性系数低于钢筋混凝土剪力墙,表明横向分布钢筋的设置可有效限制构件屈服后混凝土的开裂,提高构件的延性;抗剪钢筋交错布置的组合剪力墙屈服强度和极限强度高于抗剪钢筋平行布置的组合剪力墙,但抗剪钢筋布置方式对混凝土开裂和裂缝贯通位移角无明显影响;试验后的内置钢板核心区域未产生平面外变形,组合剪力墙表现出较高的抗剪承载力.     

内置钢板带高强混凝土中高剪力墙抗震性能试验研究

将钢板带设置于高强混凝土剪力墙中替代钢筋形成内置钢板带高强混凝土组合剪力墙。为研究该类组合中高剪力墙的抗震性能,对4片内置钢板带高强混凝土组合剪力墙进行拟静力低周反复试验,在轴压比恒定的情况下研究设置钢板带的配钢率及钢板带的位置对其滞回性能、耗能性能,变形能力、强度衰减的影响。结果表明:内置钢板带高强混凝土组合剪力墙在保证钢板具有有效的侧向约束防止发生面外屈曲的同时,提高了钢板带组合墙体的抗裂能力、承载力及耗能能力。在配钢率一定的情况下,钢板位置位于墙身两侧的钢板剪力墙具有更好的延性及耗能能力。     

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。     

Experimental study on seismic behavior of mid-rise RC shear wall with concealed truss

In this paper, mid-rise shear wall with concealed truss was proposed. This new composite shear wall includes two kinds of composition: one is the composition of two bearing systems, including truss and shear wall, and the other is the composition of two materials, including steel and concrete. Therefore, it is a double composite shear wall. The experimental study on the seismic behavior of six 1/3 scale mid-rise shear walls, including an ordinary mid-rise shear wall, a mid-rise shear wall with steel frame, and four mid-rise shear wall with concealed truss made of different materials, was studied. Based on the experimental study, the stiffness and its attenuation, bearing capacity, ductility, hysteretic property, energy dissipation, and failure phenomena of each shear wall were contrastively analyzed. The formulas of bearing capacity and stiffness were established. The results obtained from the formulas and those from experiment are in good agreement. Some suggestions for seismic design of shear wall are given in this paper. The experimental results show that the seismic behavior of the mid-rise shear wall with steel frame and that of every truss with different materials is obviously improved.     

Seismic performance of corrugated steel plate concrete composite shear walls

In this paper, composite shear walls with different encased steel plates (flat, horizontal corrugated, and vertical corrugated) were tested and simulated by Abaqus to investigate the seismic behavior of corrugated steel plate concrete composite shear walls (SPCSWs). The failure characteristics, deformation and energy dissipation capacity, and stiffness and bearing capacity of the structures under low‐frequency cyclic load were analyzed, and indexes of the seismic performance were obtained. The formulas of the shear‐bearing capacity of steel plate concrete composite shear walls are suggested, and the shear‐sharing ratio of each member is obtained. According to the obtained results, corrugated steel plates can bond with concrete well, and the bearing capacity of the vertical corrugated SPCSW are higher than that of the horizontal corrugated SPCSW. Compared with flat SPCSW, corrugated SPCSW has higher initial stiffness and lateral stiffness, better ductility and energy dissipation ability, and the degradation of bearing capacity and stiffness is slower. The shear‐sharing ratio of a steel plate is larger than that of reinforced concrete in the flat SPCSW and the vertical corrugated SPCSW, the shear force shared by steel plate and reinforced concrete in horizontal corrugated SPCSW is basically the same.     

带约束拉杆双层钢板内填混凝土组合剪力墙抗震性能试验研究

提出一种带约束拉杆双层钢板内填混凝土组合剪力墙,通过对6个剪跨比为2.0、轴压比为0.6的此类剪力墙试件的低周往复加载试验,研究试件的破坏形态、滞回曲线、骨架曲线、承载力退化、刚度退化、位移延性系数和耗能等抗震性能。结果表明：带约束拉杆双层钢板内填混凝土组合剪力墙抗震性能良好,6个试件的屈服位移角平均值为1/147,极限位移角平均值为1/48,位移延性系数平均值为3.57;减小约束拉杆间距和采用梅花式布置约束拉杆的方式,能更好地对钢板和混凝土提供约束,延缓钢板局部屈曲,增大混凝土的极限变形能力,提高剪力墙承载力、延性和耗能能力,减缓承载力退化和刚度退化,改善剪力墙抗震性能。     

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、...     

冷弯薄壁型钢-钢板剪力墙抗震性能试验研究

为研究冷弯薄壁型钢-钢板剪力墙结构的抗震性能,对冷弯薄壁型钢边柱内置薄钢板剪力墙进行低周往复加载试验,对比不同边柱截面厚度及截面形式对其抗震性能的影响。试验中得到了冷弯薄壁型钢-钢板剪力墙的破坏形态、荷载-位移滞回曲线、骨架曲线、荷载及位移特征值,并对结构的破坏特征、延性、耗能能力、承载力及刚度退化进行分析。结果表明:冷弯薄壁型钢-钢板剪力墙具有良好的抗震性能;增加边柱截面厚度及选用帽形边柱均可提高剪力墙的承载力、刚度及耗能性能。计算3个试件受剪承载力设计值和弹性抗侧刚度,其值均高于常用冷弯薄壁组合墙体的;结合破坏特征提出冷弯薄壁型钢-钢板剪力墙3个受力阶段;边柱对剪力墙破坏起控制因素,工程设计中应保证边柱承载能力,宜采用"强边柱、弱钢板"的设计理念。     

预制墙板内现浇自密实混凝土叠合剪力墙抗震性能试验研究

通过5片预制普通混凝土(NC)墙板内现浇自密实混凝土(SCC) 叠合剪力墙试件,2片预制普通混凝土墙板内现浇普通混凝土叠合剪力墙试件的低周反复荷载试验,研究在不同墙体边缘构件约束形式、轴压比以及保温层设置与否等条件下,预制墙板内现浇SCC叠合剪力墙的抗震性能,分析现浇SCC与预制墙板叠合剪力墙受力全过程,以及承载能力、破坏形态、滞回曲线、骨架曲线、刚度退化曲线、延性性能、耗能能力等,并将现浇SCC与现浇NC两种叠合剪力墙进行对比。分析结果表明：现浇SCC与预制墙板叠合剪力墙具有较好的抗震性能;两侧预制墙板之间的桁架钢筋起着良好连接作用,使预制加现浇的叠合墙体能整体协同受力;预制墙板内现浇SCC叠合剪力墙承载力不低于预制墙板内现浇NC叠合剪力墙;两者的受力性能、破坏形态及裂缝分布基本相同,滞回曲线、耗能能力、刚度退化等指标接近;预制墙板内现浇SCC叠合剪力墙的延性好于预制墙板内现浇NC叠合剪力墙;轴压比从0.1增加到0.2,有利于改善叠合墙体承载力;与不设置边缘构件叠合剪力墙相比,边缘构件采用暗柱形式的叠合剪力墙整体工作性能增强。     

钢桁架混凝土组合剪力墙抗震性能试验研究

采用型钢桁架代替钢筋配置在剪力墙中形成钢桁架混凝土组合剪力墙（以下简称“桁架剪力墙”）,该剪力墙兼具钢结构延性好和混凝土结构受剪承载力高的优点,且能够克服钢结构耐腐蚀、耐火性能较差的缺点,其通过钢桁架替代钢筋更有利于装配化施工。对4个剪跨比为1.65的钢桁架剪力墙进行拟静力试验,通过试验得到的滞回曲线、骨架曲线和刚度退化曲线等,研究了不同轴压比（0.21和0.26）和不同抗剪键（短钢筋抗剪、短钢筋和栓钉共同抗剪）对剪力墙抗震性能的影响。采用有限元软件ABAQUS对钢桁架剪力墙进行参数分析,进一步考察了轴压比（0.2、0.3和0.4）、桁架竖杆含钢率（1.43％、2.09％和2.71％）和腹杆含钢率（1.37％、2.02％和2.64％）对其受剪性能的影响,并提出剪力墙受剪承载力计算公式。研究结果表明：当轴压比大于0.3时,随着轴压比的提升,剪力墙的受剪承载力有下降的趋势;钢桁架设置抗剪键对于剪力墙的受剪承载力影响不大,但能提高剪力墙的刚度和耗能能力;钢桁架竖杆含钢率对剪力墙受剪承载力有较大提升作用,而桁架腹杆含钢率对剪力墙受剪承载力的提升作用较小。计算钢桁架-混凝土剪力墙的受剪承载力时,可不考虑腹杆受压时平面外的失稳问题。