薄壁钢管灌芯混凝土剪力墙抗震性能分析

本文为研究薄壁钢管灌芯混凝土剪力墙的抗震性能,针对剪跨比为2.36的剪力墙试件进行数值模拟,对比分析常规钢筋混凝土剪力墙与薄壁灌芯钢管剪力墙试件在破坏形态、滞回性能、延性及刚度等几个方面的差别.通过对两种剪力墙模型的数值分析可以发现,薄壁钢管灌芯混凝土剪力墙试件在受力的初始阶段刚度好,具有很好的承载性能,在往复荷载的作用下承载性能和刚度均降低的较为缓慢,得到的滞回曲线成梭形,在建筑系统中可以发挥与普通混凝土剪力墙相同的受力性能.

轴压比对薄壁钢管灌芯混凝土剪力墙性能影响分析

薄壁钢管灌芯混凝土剪力墙结构作为一种新型剪力墙体系,避免了装配式剪力墙抽芯困难的问题,同时用钢量增加不多,在提高生产效率的同时兼具十分良好的经济性。为研究轴压比对薄壁钢管灌芯混凝土剪力墙性能的影响,针对墙体高度为2600 mm、截面尺寸为1100 mm×200 mm的二级剪力墙试件进行数值模拟,试件按照整体建模,假定墙体上下两端与加载梁和基础梁固接。加载过程中,首先在模型顶部施加竖向均布荷载,试件顶部的水平位移由1.3 mm逐步加载至26.0 mm,有效模拟出试件从弹性受力阶段到最终失效的全过程。同时对比薄壁灌芯钢管剪力墙试件在轴压比0.3~0.5范围内试件的破坏形态和滞回性能的差别。通过对不同模型的数值分析可以看出:5个试件最终破坏形态均属于压弯作用下大偏压构件的受弯破坏,在往复荷载作用下,模型靠近底部位置均出现水平方向较大的变形,最终因丧失承载力而导致破坏。根据模拟试件的应力云图,在往复荷载作用下,位于试件两端的薄壁钢管率先出现屈服,随后靠近底部两侧的薄壁钢管外部的混凝土开始达到其抗拉强度并逐步失效。在内侧的混凝土由于受到薄壁钢管的约束,使得试件可以继续承担荷载。薄壁钢管混凝土可以承受荷载反复作用,在模拟过程中薄壁钢管与管间混凝土没有出现剪切滑移的情况,而是保持一种稳定状态,使试件在受到竖向均布荷载作用的同时具备良好的塑性变形能力。模型滞回曲线均为比较饱满的梭形,无明显捏拢现象,并且随着轴压比的增加,薄壁钢管灌芯混凝土剪力墙试件滞回曲线包络的面积更大,呈现的梭形曲线更为饱满,耗散的能量更多,同时极限承载力有一定程度提高。从骨架曲线来看,当轴压比超过0.35后,随着轴压比增加,延性系数有所降低。根据各个模型的累积耗能系数情况可知,随着轴压比的增加,薄壁钢管混凝土剪力墙的耗能能力有一定提升。在轴压比0.3~0.5的情况下,薄壁钢管灌芯混凝土剪力墙延性系数均超过3.0,说明这种结构有很好的变形性能和延性性能,均可以满足抗震设计的要求。