【摘 要】
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双钢板组合剪力墙做为新兴复合剪力墙在高层结构中的应用越来越广泛,对于这种新型复合形式的剪力墙,目前的研究多集中在一字形截面。在工程应用中,为了满足结构布置的要求,通常需要布置异形截面剪力墙来满足建筑要求。但是L形截面剪力墙翼缘与腹板存在相互作用,在抗震性能上与一字形截面剪力墙存在明显的差异,同时翼缘存在剪力滞后效应。国内外的学者对异形截面双钢板组合剪力墙做了相关的数值模拟分析,但研究的内容还存在一
【基金项目】
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国家自然科学基金资助项目:51608285;
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双钢板组合剪力墙做为新兴复合剪力墙在高层结构中的应用越来越广泛,对于这种新型复合形式的剪力墙,目前的研究多集中在一字形截面。在工程应用中,为了满足结构布置的要求,通常需要布置异形截面剪力墙来满足建筑要求。但是L形截面剪力墙翼缘与腹板存在相互作用,在抗震性能上与一字形截面剪力墙存在明显的差异,同时翼缘存在剪力滞后效应。国内外的学者对异形截面双钢板组合剪力墙做了相关的数值模拟分析,但研究的内容还存在一定的欠缺,本文为研究翼缘宽度的L形截面双钢板组合剪力墙在低周反复荷载作用下的抗震性能以及承受水平荷载时产生的剪力滞后效应,设计了相关的L形截面双钢板组合剪力墙试件,对试件进行了低周反复加载试验,根据试验数据利用数值模拟软件对相关的试件进行数值模拟分析,本课题的研究内容如下所示:(1)为了研究翼缘宽度的改变对L形截面双钢板组合剪力墙在地震荷载作用下抗震性能影响,对2片宽翼缘以及2片窄翼缘试件进行低周反复加载试验,根据试验数据对L形截面双钢板组合剪力墙的破坏特征、滞回性能、承载力、强度与刚度变化、变形能力、等效粘滞阻尼系数等指标以及剪力滞后现象进行分析,将墙体参数不同的L形截面双钢板组合剪力墙各项数据进行对比。试验结果表明,剪力墙主要的破坏特征有翼墙端部焊缝撕裂、翼墙端部中上部鼓曲、腹板墙端部压溃、墙体底部鼓曲,其中窄翼缘试件在破坏阶段腹板墙鼓曲现象比宽翼缘试件严重。宽翼缘试件的峰值荷载相比同条件窄翼缘试件的峰值荷载提高10%~20%,但是在承载力退化方面,窄翼缘试件表现更好,耗能能力比宽翼缘试件提高20%左右。L形双钢板组合剪力墙在加载过程中表现出显著剪力滞后现象,随着试验的不断进行,翼缘截面上最大应变出现在翼缘与腹板转角处。(2)在上述实验的基础上,选取较为适合的混凝土本构以及钢材本构、正确的边界约束条件,建立一个精细化的L形双钢板组合剪力墙模型。将试验骨架曲线以及破坏特征与有限元模拟结果的骨架曲线以及破坏特征进行分析发现,试验试件的破坏特征与模拟的破坏特征基本一致,同时骨架曲线基本一致,建立的有限元模型可以较好的模拟试验结果。(3)依据所建立的有限元模型进行参数化分析,分析的参数包括试件混凝土强度、加载级数、试件轴压比、翼缘宽度、钢材强度与厚度。采用应力集中系数来讨论剪力滞后效应受影响,并得出在不同工况下有效翼缘宽度的取值,随加载级数不断地增加,剪力滞后效应越来越明显,轴压比的改变会对剪力滞后现象产生较大影响,剪力滞后现象会随着轴压比的提高而减弱,同样会受翼缘宽度的提高而减弱;在试验处于弹性阶段时,剪力滞后受剪力墙钢材改变的影响不显著,然而当试件发生塑性变形之后,剪力滞后现象较为明显;混凝土强度的改变对剪力滞后影响较小。建立了在弹性阶段有效翼缘宽度简化计算公式,建立不同高宽比的有限元模型验证了公式的可靠性,为今后双钢板组合剪力墙的性能的研究提供一些参考。
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