钢管混凝土边框剪力墙受剪承载力计算方法对比研究

为研究不同力学模型在钢管混凝土边框剪力墙受剪承载力计算中的适用性,总结了国内外学者推导的经验公式和理论模型,建立了基于软化拉压杆模型、统一强度理论和国内外相关规范的承载力计算方法,对比分析了理论力学模型和多国规范在预测此类组合墙受剪承载力上的表现,探讨了轴压比、高宽比、宽厚比和材料性能等对计算结果误差的影响;最后结合已有试验数据,验证了各模型的计算精度和适用性。结果表明:由于未考虑构件各部分所分担的剪力,多数规范模型理论计算结果普遍低于试验值,而统一强度理论与软化拉压杆模型计算结果相对准确;软化拉压杆模型计算方法能充分考虑墙体各部分对承载力的贡献,计算偏差基本控制在20%以内;在各项参数变动的前提下,软化拉压杆模型更能准确预测钢管混凝土边框剪力墙的受剪承载力,计算值与试验值吻合良好,能合理反映钢管混凝土边框剪力墙的受剪机理,为其承载力计算方法的优化设计提供理论依据。

钢管混凝土边框内藏分块钢板双肢剪力墙振动台试验研究

提出了钢管混凝土边框内藏分块钢板组合双肢剪力墙,为研究分块钢板布置型式对其抗震性能的影响,进行了3个1/15缩尺的不同分块钢板布置型式的双肢剪力墙试件的模拟地震振动台比较试验,试件1为钢管混凝土边框双肢剪力墙,试件2为钢管混凝土边框内藏分块钢板双肢剪力墙,试件3为钢管混凝土边框内藏整块钢板双肢剪力墙。台面输入EL-Centro地震波。试验研究了不同峰值加速度输入下试件的加速度、位移地震反应,分析了钢管、钢板、混凝土的损伤演化过程以及双肢墙震后自振频率衰减特征。结果表明:内藏分块钢板双肢剪力墙与无内藏钢板双肢剪力墙相比,抗侧刚度大,承载力高,性能退化慢;与内藏整块钢板双肢剪力墙相比,抗侧刚度略小,承载力略低,性能退化慢,延性性能好。钢管混凝土边框组合双肢剪力墙可用于抗震设计。

底部加厚钢管混凝土边框带缝剪力墙抗震性能试验研究

钢管混凝土边框带缝剪力墙是一种新型剪力墙,为进一步研究该新型墙体的抗震性能,设计制作了2个不同构造的剪力墙试件,并进行了低周反复加载试验。根据试验结果,分析了各试件的破坏特征、承载力、延性、刚度及退化过程、骨架曲线等抗震性能指标。研究表明:与普通钢管混凝土边框带缝剪力墙试件相比,底部加厚钢管混凝土边框带缝剪力墙试件的抗震性能显著提高,底部加厚钢管混凝土边框与钢筋混凝土带缝墙体能够协同工作并形成良好的抗震耗能机制。

钢管混凝土边框带斜筋柱式配筋剪力墙地震损伤试验研究

为研究钢管混凝土边框带斜筋柱式配筋剪力墙的地震损伤规律,设计、制作了4片不同构造形式的剪力墙试件,进行了低周反复加载试验,并分析了试件地震损伤演化过程;对各试件进行基于能量法的地震损伤分析,研究了钢管混凝土边框和带斜筋柱式配筋形式对试件地震损伤的影响。结果表明:钢管混凝土边框和带斜筋柱式配筋的构造组合显著减小了试件地震损伤指数,提高了试件抗震性能,其中柱式配筋形式可以大幅提高试件延性性能,斜筋能够加强试件抗侧刚度,钢管混凝土边框在加载后期可以为试件提供良好的承载力、刚度和变形储备;所建立的地震损伤评定模型,较好地体现了钢管混凝土边框带斜筋柱式配筋剪力墙损伤指数与试验损伤形态之间的关系。

底部加强型钢管混凝土边框带钢筋暗撑组合剪力墙抗震性能试验研究

为研究底部加强型钢管混凝土边框带钢筋暗撑混凝土组合剪力墙抗震性能及损伤后性能,对普通型和底部加强型试件进行了两阶段低周反复荷载试验,第1阶段试验加载至位移角1/50停止,试件明显屈服损伤,卸载至水平位移恢复初始位置后,进行第2阶段低周反复荷载试验,直至试件严重破坏。分析了各试件的破坏特征、滞回特性、承载力、刚度退化、延性、耗能和应变,给出了承载力简化计算式。研究表明:混凝土墙体未损伤时,底部加强型组合剪力墙较普通型组合剪力墙损伤较轻,承载力提高了8.6%,其他性能接近;混凝土墙体有较大损伤后,底部加强型组合剪力墙剩余承载力高,变形能力大,耗能能力强,抗震性能退化相对较慢,具有较好的抗倒塌能力;给出的承载力计算式可较好的预测其承载力。

钢管混凝土边框钢纤维混凝土中高剪力墙受弯承载力计算方法

为改善中高剪力墙的抗震性能,提出钢管混凝土边框钢纤维混凝土剪力墙。通过8个剪跨比为1.5的钢管混凝土边框钢纤维混凝土中高剪力墙和1个剪跨比为1.5的钢管混凝土边框混凝土中高剪力墙的低周反复加载试验,研究钢管混凝土边框钢纤维混凝土中高剪力墙的受力机理及破坏模式,分析钢纤维体积率、钢纤维掺加高度、混凝土强度和轴压比对其抗震性能的影响。结果表明:钢管混凝土边框钢纤维混凝土中高剪力墙的破坏模式为弯曲破坏;墙体裂缝主要为典型的弯剪裂缝,钢纤维可有效限制剪力墙裂缝宽度,改善裂缝形态;随着钢纤维体积率和钢纤维掺加高度的增大,剪力墙受弯承载力、延性和耗能能力明显提高;其他参数相同的条件下,钢纤维体积率为0.5%、1.0%和1.5%剪力墙受弯承载力较未掺钢纤维剪力墙的分别提高了8.8%、14.2%和21.8%;随着混凝土强度和轴压比的提高,剪力墙受弯承载力和耗能能力明显提高,但延性降低;其他参数相同的条件下,钢纤维混凝土强度等级为C60、C80剪力墙的受弯承载力较C40剪力墙的分别提高了21.9%和39.7%;轴压比为0.2剪力墙的受弯承载力较轴压比0.1剪力墙的提高了13.5%。基于剪力墙受弯破坏特点,明确钢管和钢纤维对剪力墙受弯承载力的贡献,建立钢管混凝土边框钢纤维混凝土中高剪力墙受弯承载力计算方法,计算值与试验值偏差基本控制在10%以内,吻合较好。

钢管混凝土叠合边框内藏钢桁架剪力墙振动台试验研究

进行了4个钢管混凝土叠合边框剪力墙模型的模拟地震振动台试验,包括:1个高宽比为1.6的钢管混凝土叠合边框剪力墙,1个高宽比为1.6的钢管混凝土叠合边框内藏钢桁架剪力墙,1个高宽比为3.0的为钢管混凝土叠合边框剪力墙,1个高宽比为3.0的钢管混凝土叠合边框内藏钢桁架剪力墙。试验中输入Taft地震波,测试了各试件在不同峰值加速度下的时程地震反应及其动力特性,分析了剪力墙损伤过程及破坏特征。研究表明,钢管混凝土叠合边框内藏钢桁架剪力墙比普通钢管混凝土叠合柱边框剪力墙承载力高、刚度退化慢、延性好、抗震耗能能力强。

CFST边框内藏钢板高剪力墙弹塑性时程分析

对钢管混凝土边框钢板剪力墙试件和钢管混凝土边框内藏钢板剪力墙试件进行了模拟地震振动台试验,试件高宽比均为3.2。在试验的基础上,利用ABAQUS软件和SAP2000软件分别建立实体模型和宏观模型,对试件进行了弹塑性时程分析,对比了计算结果和实测结果,研究了不同钢板宽厚比和钢管壁厚对试件抗震性能的影响。研究结果表明:钢管混凝土边框内藏钢板剪力墙试件的延性较好,抗震耗能能力较强,可在高层建筑中设计使用;而在两种试件当中,钢管混凝土边框和钢板(内藏钢板)起到的耗能作用均比较突出。

STRCC边框内藏钢桁架剪力墙抗震性能研究

为研究钢管混凝土叠合边框内藏钢桁架剪力墙的抗震性能,制作了2个普通钢管混凝土叠合边框剪力墙试件和2个钢管混凝土叠合边框内藏钢桁架剪力墙试件。对试件进行了模拟地震振动台试验研究,对比了这2种剪力墙的动力特性、加速度时程反应和位移时程反应。利用有限元软件ABAQUS分别建立微观模型和宏观模型对不同设计参数的试件进行了弹塑性时程分析。研究结果表明,内藏钢桁架能够明显提高钢管混凝土叠合边框剪力墙的延性和抗震耗能能力;在较大的地面加速度峰值下,钢桁架减小试件地震位移的作用发挥得更明显;钢管混凝土叠合边框内部钢管壁厚的增大有利于提高剪力墙的承载力和安全储备。

工字形截面钢板组合剪力墙抗震性能试验

为研究工字形截面钢管混凝土边框钢板组合剪力墙的抗震性能,进行了3个试件在轴向压力和水平往复荷载作用下的低周反复荷载试验,分析了腹板墙体内藏单钢板、内藏单钢板及钢筋暗撑、外包双钢板等不同构造对其抗震性能的影响.试验研究表明:设置钢筋暗撑可提高工字形截面钢管混凝土边框内藏钢板组合剪力墙的承载力、变形和耗能能力,但用钢量相对较大;将内藏钢板及分布钢筋等含钢率转换为外包双钢板后,其承载力、刚度有所降低,但变形能力有较大增强;工字形截面钢管混凝土边框钢板组合剪力墙具有良好的屈服机制和多道抗震防线,适用于高层及超高层建筑抗震设计.