足尺钢骨混凝土剪力墙抗震性能研究

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剪力墙结构因侧向刚度较大且具有一定的延性等特点,被广泛用作建筑物的抗侧力结构。随着建筑高度的增加,剪力墙结构的底部重力荷载和剪力越来越大,致使剪力墙的厚度增加、结构延性下降、承载力不足。为此,提出在剪力墙内加钢板,形成钢骨混凝土剪力墙结构。钢骨混凝土剪力墙具有延性高、不易开裂、在地震作用下侧移小等优势,受到越来越多国内外学者的关注与研究。但是现有的试验研究多数集中于缩尺剪力墙试件,对足尺试件的研究较少,同时缺少对受弯受剪形式下钢骨混凝土剪力墙破坏特征以及抗震性能的对比分析。因此,有必要从这方面展开进一步的研究。设计了四种不同截面、两种剪跨比的新型钢骨—栓钉—混凝土足尺剪力墙试件,其中两片剪力墙试件为钢骨混凝土剪力墙,两片为普通钢筋混凝土剪力墙。对其进行施加往复荷载的拟静力试验,分析其破坏过程。结果表明:剪跨比较大的剪力墙试件发生弯曲破坏,墙体裂缝开展缓慢。剪跨比较小的剪力墙试件发生剪切破坏,墙体裂缝交叉开展,结构整体形变较小。含有钢板的剪力墙试件,裂缝发展减缓,宽度较小,试件破坏时混凝土压溃情况较轻。耗能能力、延性等抗震性能方面,剪跨比较小的剪力墙试件承载力、初始刚度、耗能能力较强。剪跨比较大的试件延性较高,变形能力较好。含有钢骨的剪力墙承载力、试件刚度,试件延性较好,耗能能力提高。钢骨混凝土剪力墙试件中,钢骨、栓钉、混凝土能很好的协同工作,未发生栓钉脱落或者滑移现象,钢骨可以代替一部分钢筋与混凝土,增强试件的整体承载力。应用ABAQUS软件对足尺钢骨混凝土剪力墙进行有限元分析,模拟所得结果与试验结果吻合度较好。在此基础上,建模研究混凝土强度、钢板厚度等因素对剪力墙试件抗震性能的影响。研究结果表明:轴压比、钢板厚度、混凝土强度提高或剪跨比降低时,钢骨剪力墙试件承载力变大。轴压比提高或剪跨比减小时,剪力墙试件弯曲变形逐渐减小,剪切变形逐渐增大。轴压比降低,钢板厚度和混凝土强度提高时,钢骨剪力墙试件的混凝土损伤减小,累积塑性变形明显减轻,破坏程度较轻。
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