不同配筋形式混凝土剪力墙受剪性能试验研究

通过13片高宽比为1.5、轴压比为0.5的不同形式混凝土墙抗震性能试验研究,对比了不同形式剪力墙受剪破坏形态、极限承载力及延性性能。试验表明:截面两端设置型钢、钢管或核芯柱的混凝土墙及墙内设置型钢或钢筋暗斜撑的混凝土墙,可不同程度地提高剪力墙受剪承载力及延性;增加墙体分布筋配筋率也可提高剪力墙受剪承载力,但配筋率过高时,其延性很差。提出了两端设置型钢及墙内设置暗斜撑的混凝土剪力墙受剪承载力设计计算公式,计算结果与试验比较吻合。还提出了剪力墙受剪截面控制条件的建议公式。     

钢板-混凝土组合板受弯性能试验研究

以钢板代替受力钢筋,通过栓钉将外侧钢板与内部混凝土板相连,二者共同作用形成钢板-混凝土组合板。根据钢板布置形式的不同,可将钢板-混凝土组合板分为单面钢板-混凝土组合板（SSC）和双面钢板-混凝土组合板（DSC）。通过对4个SSC试件和3个DSC试件的受弯试验研究,分析了不同钢板厚度、抗剪连接程度以及构造钢筋配置对组合板受弯性能和破坏形态的影响。试验结果表明,按完全抗剪连接设计的试件破坏形态与适筋梁相似,具有良好的受弯承载能力和延性;当受拉区钢板采用部分抗剪连接设计时,剪跨区栓钉易剪断导致承载力明显降低;当受压区钢板采用部分抗剪连接设计时,顶层钢板易发生局部屈曲,导致试件承载力和延性有所降低。基于试验结果,给出了钢板-混凝土组合板的受弯承载力计算式,计算值与试验值吻合较好。     

型钢高性能混凝土剪力墙受剪承载力试验研究

为了研究型钢高性能混凝土剪力墙受剪性能,进行了3片剪力墙试件水平加载试验,试件均发生剪切破坏,对影响其破坏形态、承载力及延性的主要因素进行了分析。根据试验结果,在我国现行《型钢混凝土组合结构技术规程》的型钢混凝土剪力墙受剪承载力计算公式基础上,提出型钢高性能混凝土剪力墙受剪承载力计算公式,通过计算结果与试验实测结果的对比,提出的公式能较好地反映试验结果,且计算结果偏于安全。     

低剪跨比双钢板-混凝土组合剪力墙抗震性能试验研究

为研究低剪跨比双钢板-混凝土组合剪力墙的抗震性能,完成了2片低剪跨比双钢板-混凝土组合剪力墙和1片低剪跨比钢筋混凝土剪力墙试验,研究了高轴压比剪力墙在低周往复荷载作用下的变形能力、破坏模式,得到了试件滞回曲线、骨架曲线、承载力、位移延性系数、刚度退化、承载力退化和耗能能力等,分析了不同形式连接件对抗震性能的影响。试验结果表明：与钢筋混凝土剪力墙相比,低剪跨比双钢板-混凝土组合剪力墙受剪承载力显著提高,具有良好的延性和耗能能力,抗震性能良好。     

超薄加劲钢板剪力墙受剪性能试验研究及数值分析

对于超薄加劲钢板剪力墙,由于钢板超薄,采用传统焊接工艺将导致严重的焊接变形,故需要采用改进焊接工艺,即将钢板墙在加劲肋处断开,进行弯折组合后焊接并形成加劲肋。为研究采用改进焊接工艺完成的超薄加劲钢板剪力墙的受剪性能,进行了足尺试件的受剪性能试验,研究了钢板墙的受剪破坏形态、滞回特性、承载能力及耗能能力等,验证了在竖向加劲肋位置采用的改进连接构造及焊缝工艺满足受剪承载力要求,并对不同钢柱截面、不同墙宽高比对钢板墙受剪性能的影响进行了对比分析。结果表明：采用改进工艺的钢板剪力墙满足受剪承载力要求且具有稳定的耗能能力,随着钢柱截面积增大,钢板墙的侧移刚度、峰值荷载均有所增加,相应的极限位移、耗能能力有所下降;随着墙宽高比减小,钢板墙的侧移刚度、屈服荷载、峰值荷载均相应降低,相应的极限位移、耗能能力有所提高。采用通用有限元分析软件ANSYS对超薄加劲钢板剪力墙的受剪性能试验进行了数值模拟,有限元结果与试验结果总体吻合良好,有限元分析可以很好地模拟超薄加劲钢板剪力墙的全受力过程和破坏模式。     

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。     

全装配式组合楼板抗剪连接件受剪性能试验研究

为研究全装配式组合楼板开孔钢板(PSP)连接件的受剪性能，对15个PSP连接件试件进行推出试验，分析了PSP连接件的破坏模式和荷载-滑移曲线，研究了开孔钢板厚度、开孔直径、钢板强度、混凝土强度、连接件数量和槽钢型号对PSP连接件受剪性能的影响。采用ABAQUS软件建立推出试件有限元模型，验证了模型的准确性，并揭示了PSP连接件的受力机理。结果表明：PSP连接件具有较高的初始刚度和受剪承载力，薄钢板连接件的荷载-滑移曲线水平段较长，表现出良好的延性；PSP连接件的特征滑移不满足Eurocode 4规定的柔性连接件下限值(6 mm),应视为刚性连接件；随着开孔钢板厚度的增加，连接件的延性有所下降，承载力明显提高，但其增长趋势逐渐变缓；扩大开孔直径对连接件承载力影响较小，对改善连接件延性效果显著；开孔钢板纵向间距较小时，各层钢板之间混凝土压溃区相互重叠，削弱了连接件的承载力和延性。根据推出试验与有限元分析，提出了单个PSP连接件受剪承载力计算公式，计算结果与试验结果吻合较好。     

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.     

两边连接钢板-混凝土组合剪力墙抗震性能试验研究及有限元分析

对两边连接钢板-混凝土组合剪力墙和两边连接钢板剪力墙进行了拟静力试验,研究了组合剪力墙在反复荷载作用下的力学性能,分析了混凝土板对组合剪力墙承载力和耗能能力的影响。采用有限元软件ANSYS分析了两边连接钢板-混凝土组合剪力墙的力学性能。研究结果表明：钢板剪力墙和组合剪力墙均表现出良好的延性;组合剪力墙中混凝土板的存在明显提高了其承载力和耗能能力,有效限制了钢板的平面外屈曲变形;在文中分析的参数范围内,当混凝土板厚度超过一定限值时能有效限制钢板的平面外变形,两边连接钢板 混凝土组合剪力墙的承载力主要与跨高比有关,随着跨高比的增加,组合剪力墙的承载力逐渐提高。     

高轴压比钢-混凝土组合剪力墙压弯性能试验研究

通过对13片不同形式的高轴压比、大剪跨比剪力墙进行往复水平力加载试验,研究墙体两端暗柱设置型钢、墙身增设内藏钢板等形式组合剪力墙的压弯承载力、延性性能及破坏机理。试验结果表明:基本试件、两端暗柱设置型钢试件、内藏钢板试件的破坏过程相近,两端暗柱设置型钢试件和内藏钢板试件裂缝条数较多、宽度较小,内藏钢板试件的破坏情况相对较轻;两端暗柱设置型钢、增设内藏钢板,对压弯承载力、变形能力提高显著;组合剪力墙轴压比计算可以计入两端型钢和内藏钢板的作用。根据试验结果,提出钢板组合剪力墙压弯承载力计算的建议公式。     

高强混凝土钢板组合剪力墙压弯性能试验研究

通过对9片不同形式的高轴压比高强混凝土组合剪力墙试件进行低周往复拟静力试验,研究钢筋混凝土剪力墙、两端暗柱设置型钢剪力墙和中部内藏钢板剪力墙等形式试件在压弯状态下的破坏机理、滞回特性、承载力特性以及变形能力等。试验结果表明,钢板的加入可以大幅提高剪力墙试件的抗弯承载力,当设计轴压比小于0.5时,高强混凝土钢板组合剪力墙的变形能力可以满足设计要求,当设计轴压比超过0.5时,高强混凝土钢板组合剪力墙试件在受弯状态下的变形能力较弱。根据试验结果,提出了高强混凝土钢板组合剪力墙抗弯承载力计算的建议公式。     

不同构造内置钢板-混凝土组合剪力墙轴压性能试验研究

为研究在高轴压比下内置钢板 混凝土组合剪力墙中钢板与混凝土墙体的协同工作性能,以北京中国尊大厦核心筒剪-力墙为原型,进行了4个1/4缩尺的内置钢板混凝土组合剪力墙轴压性能试验。4个试件的几何尺寸相同,区别在于钢板与混凝土连接构造不同。采用单向重复加载方法,分析了各试件的承载力、刚度退化、应力分布、变形能力等,进行了轴压承载力计算。结果表明：各试件达到极限承载能力时,钢板轴力分担比率在25%~32%之间,内置钢板的抗压能力得到发挥;与无拉结钢筋、无栓钉的试件相比,钢板中部设置长栓钉的试件承载力提高23.6%,轴向变形提高22.6%,刚度退化减缓17.42%,钢板与混凝土协同工作性能好;采用强度叠加理论进行内置钢板-混凝土组合剪力墙轴压承载力计算,试验结果与计算值吻合良好。     

波形钢板-混凝土组合剪力墙抗震性能试验研究

为研究波形钢板-混凝土组合剪力墙的抗震性能,完成了竖向波形钢板-混凝土组合剪力墙、水平波形钢板-混凝土组合剪力墙以及平钢板-混凝土组合剪力墙拟静力试验,研究了波形钢板-混凝土组合剪力墙在低周往复荷载作用下的变形能力和破坏模式,分析了荷载-位移滞回曲线、骨架曲线、各阶段特征荷载和位移值等,以及结构的破坏特征、变形和耗能能力、刚度和承载力退化。试验结果表明：波形钢板-混凝土组合剪力墙具有较大的抗侧刚度、较好的延性和耗能能力;与平钢板-混凝土组合剪力墙相比,波形钢板-混凝土组合剪力墙有较好的界面黏结性能,而平钢板-混凝土剪力墙由钢板变形引起的混凝土剥落严重;波形钢板-混凝土组合剪力墙的初始刚度较平钢板-混凝土组合剪力墙的高,竖向波形钢板-混凝土组合剪力墙的承载力和极限位移较水平波形钢板-混凝土组合剪力墙的高,波形钢板-混凝土组合剪力墙的承载力退化和刚度退化比平钢板-混凝土组合剪力墙的慢,表现出较好的受力性能。采用ABAQUS有限元软件可以较好地模拟试验,有限元分析结果表明,波形钢板的应力分布比较均匀,组合作用效应明显,适合在抗震结构中采用。     

钢管-双层钢板-混凝土组合剪力墙抗震性能试验研究

提出一种适用于超高层建筑底部楼层的钢管-双层钢板-混凝土组合剪力墙,通过5个剪跨比为2.5的一字形截面组合剪力墙试件的拟静力试验,研究组合剪力墙的抗震性能。试验结果表明：试件的破坏形态为压弯破坏,墙底部边缘构件矩形钢管管壁和钢板鼓曲、钢管断裂、混凝土压溃;矩形钢管混凝土约束边缘构件沿墙肢长度显著影响试件的变形能力和耗能能力;钢板含钢率基本不影响试件的变形能力;矩形钢管混凝土边缘构件内设置圆钢管可提高试件承载力,但对其变形能力影响不大。矩形钢管混凝土约束边缘构件沿墙肢长度为0.2倍墙截面高度、设计轴压比为0.45时,组合墙试件的屈服位移角不小于0.005 rad、极限位移角可达0.030 rad。提出组合墙正截面承载力的计算式,计算结果与试验值吻合较好,误差小于10%。     

Seismic behavior of steel plateconcrete composite shear walls with unbonded steel bars at the ends

为了提高钢板混凝土组合剪力墙的抗震性能和可恢复性能，提出一种端部配置无黏结钢筋的钢板混凝土组合剪力墙，通过无黏结高强钢筋为墙体提供恢复力。进行了4个剪跨比2.28的钢板混凝土组合剪力墙低周反复荷载试验，分析了端部配置无黏结高强钢筋对试件的破坏形态、滞回特性、承载力、变形能力、刚度退化、耗能能力和可恢复性能的影响。试验结果表明：端部配置无黏结钢筋的钢板混凝土组合剪力墙最终发生压弯破坏，破坏截面应变基本符合平截面假定；端部配置无黏结高强钢筋提高了钢板混凝土组合剪力墙的承载力、变形能力、初始刚度和耗能能力；在内置钢板混凝土组合剪力墙端部配置无黏结高强钢筋可减轻受压区混凝土的破坏程度，减小墙体残余变形和裂缝宽度，具有较好的可恢复性能。给出了端部配置无黏结钢筋钢板混凝土组合剪力墙的水平承载力计算方法，计算结果与试验结果符合较好，误差在15%以内。     

端部配置无黏结钢筋的钢板混凝土组合剪力墙抗震性能

为了提高钢板混凝土组合剪力墙的抗震性能和可恢复性能,提出一种端部配置无黏结钢筋的钢板混凝土组合剪力墙,通过无黏结高强钢筋为墙体提供恢复力。进行了4个剪跨比2.28的钢板混凝土组合剪力墙低周反复荷载试验,分析了端部配置无黏结高强钢筋对试件的破坏形态、滞回特性、承载力、变形能力、刚度退化、耗能能力和可恢复性能的影响。试验结果表明：端部配置无黏结钢筋的钢板混凝土组合剪力墙最终发生压弯破坏,破坏截面应变基本符合平截面假定;端部配置无黏结高强钢筋提高了钢板混凝土组合剪力墙的承载力、变形能力、初始刚度和耗能能力;在内置钢板混凝土组合剪力墙端部配置无黏结高强钢筋可减轻受压区混凝土的破坏程度,减小墙体残余变形和裂缝宽度,具有较好的可恢复性能。给出了端部配置无黏结钢筋钢板混凝土组合剪力墙的水平承载力计算方法,计算结果与试验结果符合较好,误差在15%以内。     

三边约束组合钢板剪力墙单元抗震性能试验研究

提出一种适用于钢框架结构体系的新型组合钢板剪力墙单元,它由三边固接一边弹性约束的钢板和预制水泥基覆板组合而成。通过三种钢板宽厚比的纯钢板剪力墙和组合钢板剪力墙共6个试件的静力加载试验,考察宽厚比对三边约束钢板受剪承载力的影响,同时考察分析预制水泥基覆板对内嵌钢板的屈曲承载力和受剪承载力的影响。试验结果表明：宽厚比决定了钢板初始抗侧性能和屈曲模态;预制水泥基覆板对提高剪力墙单元受剪承载力和钢板屈曲承载力有一定帮助;通过有效抑制内嵌墙板的面外屈曲,可以提高组合钢板剪力墙单元的抗震性能。