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在高层、超高层建筑中,剪力墙作为结构的主要抗侧力构件,需要承担较大的竖向荷载及侧向水平力,是整个结构体系的主要抗震耗能装置。由于传统的钢筋混凝土剪力墙结构存在着自重大、墙体过厚、施工作业周期长、湿作业强度大等缺点,与如今建筑产业绿色化、装配化的理念相违背,从而限制了传统体系的发展与运用。针对目前现状与问题,研发出耗能能力强、结构承载力高及装配化程度高的组合墙体是解决该现状的有效途径。基于此目的,本文研究出型钢-钢板混凝土组合墙结构形式。
由于型钢-钢板混凝土组合墙是一种新型结构形式,国内外学者对该结构的研究较为匮乏,因此本文通过试验研究与数值模拟相结合的方法对型钢-钢板混凝土组合墙的力学性能和抗震性能进行了深入系统的研究,主要研究内容如下:
(1)详细介绍了型钢-钢板混凝土组合墙的结构形式,该结构包括多个墙体单元及方钢管,每个墙体单元由竖向平行布置的前后两侧钢板构成,相邻两个墙体单元之间,通过竖向布置的H型钢首尾依次横向焊接连接,构成墙体主体。方钢管位于墙体主体的左右两端,与墙体主体通过焊接连接,组合墙内部通过浇筑混凝土而构成一整体。在此基础上,建立了组合墙体的简化计算模型,推导出组合墙体的轴压、纯弯及压弯承载力计算公式。
(2)设计制作了3个1/2缩尺的型钢-钢板混凝土组合墙试验模型,对其进行了低周往复水平荷载作用下的拟静力试验研究;系统分析了不同轴压比、剪跨比的对比试验;通过试验揭示了组合墙的受力机理及破坏形态,分析了上述参数对型钢-钢板混凝土组合墙的滞回曲线、骨架曲线、承载能力、刚度强度退化、位移延性系数及耗能能力等抗震性能的影响。
(3)基于非线性有限元软件ABAQUS,对型钢-钢板混凝土组合墙进行了数值模拟,通过试验结论验证了有限元分析的正确性,在此过程中,对组合墙体进行了全过程受力分析,通过对骨架曲线中3个特殊点的应力应变云图进行分析,进一步研究了组合墙体的工作机理和破坏模式。
由于型钢-钢板混凝土组合墙是一种新型结构形式,国内外学者对该结构的研究较为匮乏,因此本文通过试验研究与数值模拟相结合的方法对型钢-钢板混凝土组合墙的力学性能和抗震性能进行了深入系统的研究,主要研究内容如下:
(1)详细介绍了型钢-钢板混凝土组合墙的结构形式,该结构包括多个墙体单元及方钢管,每个墙体单元由竖向平行布置的前后两侧钢板构成,相邻两个墙体单元之间,通过竖向布置的H型钢首尾依次横向焊接连接,构成墙体主体。方钢管位于墙体主体的左右两端,与墙体主体通过焊接连接,组合墙内部通过浇筑混凝土而构成一整体。在此基础上,建立了组合墙体的简化计算模型,推导出组合墙体的轴压、纯弯及压弯承载力计算公式。
(2)设计制作了3个1/2缩尺的型钢-钢板混凝土组合墙试验模型,对其进行了低周往复水平荷载作用下的拟静力试验研究;系统分析了不同轴压比、剪跨比的对比试验;通过试验揭示了组合墙的受力机理及破坏形态,分析了上述参数对型钢-钢板混凝土组合墙的滞回曲线、骨架曲线、承载能力、刚度强度退化、位移延性系数及耗能能力等抗震性能的影响。
(3)基于非线性有限元软件ABAQUS,对型钢-钢板混凝土组合墙进行了数值模拟,通过试验结论验证了有限元分析的正确性,在此过程中,对组合墙体进行了全过程受力分析,通过对骨架曲线中3个特殊点的应力应变云图进行分析,进一步研究了组合墙体的工作机理和破坏模式。