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双钢板混凝土组合(Double-skin-concretecomposite，简称DSC)剪力墙是一种新型的同时抵抗竖向荷载和横向荷载的组合构件，由两侧的两块钢板和内部混凝土通过剪力连接件连接而成。外部钢板对内部混凝土有约束作用，可以提高混凝土强度、变形能力、抑制混凝土裂缝和早期破坏，内部混凝土和连接件的存在同时可以限制外部钢板的局部屈曲。DSC剪力墙在国内外一些中得到了越来越多的应用。近年来，它逐渐应用于城市道路桥梁、高层建筑和装配式住宅等诸多建筑，可以提高剪力墙结构抗震性能，已成为工程研究的一个热点话题。此外，DSC剪力墙装配化施工有着显著的时间上和成本上的优势。钢面板可在工厂制造，然后在施工现场组装和填充混凝土。钢面板可支撑框架或混凝土模板。
近年来，国内外对轴心受压DSC进行了多方面的研究，发现由于钢与混凝土之间缺乏有效连接，其协同性能差，轴压承载力降低。此外，在钢板与混凝土之间采取各种施工措施以提高协同效率时，钢板的局部屈曲和墙体截面偏心率对DSC极限抗压强度有较大影响。因此，有人提出了拉结螺栓、重叠大头螺柱和T形加劲肋等连接方式，以提供有效的连接，从而防止钢面板的局部屈曲和分离。
本研究目的主要有四个方面：一，根据规范要求要确定DSC剪力墙的力学性能，计算适当的轴压截面尺寸。然后，根据试验加载过程，利用ABAQUS-CAE软件建立了DSC剪力墙的有限元分析模型，并分析了DSC剪力墙的有限元模拟结果。二，为了了解DSC剪力墙的一般受力行为，对比了实验和模拟分析的分析结果和破坏模式，建立了两种方法的关系和可靠性。三，为了提高DSC剪力墙的力学性能和抗压强度，并减少剪力墙的局部屈曲，研究了所有参数和因素对DSC剪力墙整体性能的影响。四，采用三种方法和规范对DSC复合剪力墙的极限抗压强度进行了理论分析。然后用数值模拟和试验研究对这些方法的优点和不足之处进行了简要的概述。
本研究的总体内容有：一，文献综述分析。文献提供了许多研究者所做的相关研究信息。从组合剪力墙的特点和发展入手，阐述了DSC剪力墙的所有共性和此种剪力墙优点和缺点。然后说明了剪力墙能承受的荷载类型。其次，根据组合剪力墙的应用和分类进行了理论分析。然后，在组合剪力墙的轴压性能方面，根据前学者的研究，给出了组合剪力墙受轴压荷载作用的大部分关键问题。最后，应为局部屈曲是DSC剪力墙的主要问题，所以本文简要讨论并论证了基于欧拉公式和基于单板稳定性的屈曲分析。根据上面所说的，本章对本文的发展、应用和研究现状进行了总结。
DSC剪力墙试验。描述了在天津大学结构实验室的5个试件的DSC剪力墙试验概况，对试验结果进行了分析。本实验为了提高其力学性能，采用了三种连接件类型和试件高度。在试件中使用了三种类型的连接件包括即螺栓、大头螺柱和T形加劲肋，目的是为了克服钢板的局部屈曲。试验结果表明，采用螺栓连接后，墙体的极限抗压能力随墙体高度的增加而降低。另一方面，当连接改为大头螺柱或T形加劲肋时，极限承载轴向荷载分别增大。此外，钢板在连接件之间发生了局部屈曲。因此，T形加劲肋在极限抗压和局部屈曲中是最有效的连接件。与其他连接件相比，T形加劲肋是最有效的连接件。抗压强度和初始刚度由16.4%提高到24%。同时，墙体的高宽比(H/w)对DSC剪力墙性能有明显的影响。当(H/w)比由4.62%提高到23.08%时，极限轴压荷载承载力由22.2%下降到16.8%。
数值模拟。利用了有限元分析软件ABAQUS-CAE对DSC剪力墙的抗压性能进行了研究。建立了13个模型，研究了不同参数，包括钢板厚度、连接件间距、连接件类型、墙体高度等几个关键因素的影响。首先，在有限元建模中考虑了材料特性和几何非线性。试件材料取自墙板、侧板、加劲肋腹板等部位，并按厚度分为两组。此外，根据ASTMA36标准，通过试件试验获得了用于制造螺栓和抗剪螺柱连接件的钢筋抗拉强度。此外，在ABAQUS-CAE材料库中，核心混凝土采用基于连续性的塑性损伤模型(CDPM)建模。其次，采用八节点简化积分点实体单元(C3D8R)对不同构件进行了数值模拟，对连接件、混凝土芯、钢板等DSC剪力墙墙体单元进行了网格划分。第三，由于所有模型都受到轴向载荷的作用，所以选择了一般静态模型来完成对所有模型的分析。在这种情况下，在模型分析步骤的定义中考虑几何非线性效应。此外，采用线性摄动屈曲阶跃模拟钢板的初始屈曲行为，并在试件中加入缺陷因子。该步骤提供了钢板中可能出现的所有屈曲模式。从阶跃特征值中选择变形模态。第四，通过定义接触单元或接触面，可以模拟接触问题。DSC剪力墙节点模型的接触关系为摩擦接触。面-面接触算法定义了DSC剪力墙中不同构件之间的相互作用，这些构件包括螺栓、双头螺柱、T形加劲肋、钢板和混凝土核心。接触面的定义是根据较硬的材料来选择的，例如螺栓、头螺栓、t型加强筋和钢板被选为主表面，混凝土核心被选为从表面。最后，对模型施加了两种荷载。主荷载作为点荷载，分两步施加，第一步为试验中的预加载步骤，第二步为试验的主荷载。同样地，螺栓连接件施加预拉力。底板表面受到固定约束，不能向任何方向移动。在有限元分析中，对称约束也被应用到相应的曲面上。
轴压荷载作用下DSC剪力墙的数值结果表明，荷载-位移曲线分别反映了弹性阶段、弹塑性阶段和下降阶段。抗压强度不断增加，达到极限抗压强度时趋于减小，这取决于墙体的性能。此外，根据数值分析结果与试验荷载-位移曲线确定了剪力墙的初始刚度、延性指标和强度指标，以评价DSC剪力墙的性能。结果表明，在轴压荷载作用下，采用不同类型的连接件有助于DSC剪力墙的整体稳定性。屈曲、竖向位移、延性、刚度和极限抗压强度均得到改善。与其他连接件相比，T形加劲肋是最有效的连接件。抗压强度和初始刚度由1.05%提高到7.6%。另一方面，大头重叠螺柱接头比螺栓接头显示出更好的效果，初始刚度和极限承载力由1.05%提高到2.8%。因此，可以说大头重叠螺柱比螺栓连接件更有效。另一方面，墙体的高宽比(H/w)是影响DSC剪力墙性能的主要因素。当(H/w)比由4.62%提高到23.08%时，极限轴压荷载的由11%下降到7.9%。长细比控制着钢面板的局部屈曲，所以可以说它是影响DSC墙体稳定性的主要参数。而应为钢板厚度和连接件间距是影响长细比的主要因素，所以DSC剪力墙的初始刚度、极限抗压强度和延性指标随着钢板厚度从4mm增加到6mm(含钢量由7.6%提高到17.4%)。同时，螺栓间距对DSC剪力墙墙体的初始刚度、延性指标和极限抗压强度影响较小，当螺栓连接件间距的减小，墙体的极限抗压强度增大。随着间距从160mm增加到200mm，延性指数从1.46%下降到1.36%。
理论分析。基于AISC360-10、EC4规范、和先前研究的极限抗压强度理论，在不考虑连接件影响的情况下，采用混凝土芯板和钢板计算抗压强度。将这些方法与数值计算结果进行了比较，以进行验证。与之一致的是，当有限元分析结果与AISC-360规范进行比较时，13个模型的结果平均值为97%，标准偏差(Std.v)为0.03。AISC-360方法模型对DSC剪力墙在不同连接件和不同高度下的轴压承载力平均高估了3%。此外，EC4给出了多种预测，其平均值为95%，标准差(Std.v)为12%。因此，EC4方法对所有类型的连接器和高度的DSC剪力墙的极限抗压强度平均高估了5%。另一方面，分析方法考虑了连接件的影响，预测结果表明，平均值为97%，标准偏差(Std.v)为3%。此外，由于钢板的极限抗压强度取决于钢板抗拉强度和临界应力，因此该方法显示出较高的标准偏差。因此，所有的理论方法为极限抗压强度提供了可接受的预测结果。
本文研究涵盖了双钢板混凝土组合(DSC)剪力墙轴压承载力和稳定性中的若干重要影响因素。为了充分预测DSC剪力墙的力学性能，对DSC的试件、数值模型、和理论模型进行了详细的阐述。研究了不同连接形式和墙体高度对承载力的影响，采用数值分析方法详细研究了双钢板混凝土组合(DSC)剪力墙的变形和破坏机理。对比了不同计算公式的准确性，得到的结论可以为双钢板混凝土组合(DSC)剪力墙的应用提供理论依据。
近年来，国内外对轴心受压DSC进行了多方面的研究，发现由于钢与混凝土之间缺乏有效连接，其协同性能差，轴压承载力降低。此外，在钢板与混凝土之间采取各种施工措施以提高协同效率时，钢板的局部屈曲和墙体截面偏心率对DSC极限抗压强度有较大影响。因此，有人提出了拉结螺栓、重叠大头螺柱和T形加劲肋等连接方式，以提供有效的连接，从而防止钢面板的局部屈曲和分离。
本研究目的主要有四个方面：一，根据规范要求要确定DSC剪力墙的力学性能，计算适当的轴压截面尺寸。然后，根据试验加载过程，利用ABAQUS-CAE软件建立了DSC剪力墙的有限元分析模型，并分析了DSC剪力墙的有限元模拟结果。二，为了了解DSC剪力墙的一般受力行为，对比了实验和模拟分析的分析结果和破坏模式，建立了两种方法的关系和可靠性。三，为了提高DSC剪力墙的力学性能和抗压强度，并减少剪力墙的局部屈曲，研究了所有参数和因素对DSC剪力墙整体性能的影响。四，采用三种方法和规范对DSC复合剪力墙的极限抗压强度进行了理论分析。然后用数值模拟和试验研究对这些方法的优点和不足之处进行了简要的概述。
本研究的总体内容有：一，文献综述分析。文献提供了许多研究者所做的相关研究信息。从组合剪力墙的特点和发展入手，阐述了DSC剪力墙的所有共性和此种剪力墙优点和缺点。然后说明了剪力墙能承受的荷载类型。其次，根据组合剪力墙的应用和分类进行了理论分析。然后，在组合剪力墙的轴压性能方面，根据前学者的研究，给出了组合剪力墙受轴压荷载作用的大部分关键问题。最后，应为局部屈曲是DSC剪力墙的主要问题，所以本文简要讨论并论证了基于欧拉公式和基于单板稳定性的屈曲分析。根据上面所说的，本章对本文的发展、应用和研究现状进行了总结。
DSC剪力墙试验。描述了在天津大学结构实验室的5个试件的DSC剪力墙试验概况，对试验结果进行了分析。本实验为了提高其力学性能，采用了三种连接件类型和试件高度。在试件中使用了三种类型的连接件包括即螺栓、大头螺柱和T形加劲肋，目的是为了克服钢板的局部屈曲。试验结果表明，采用螺栓连接后，墙体的极限抗压能力随墙体高度的增加而降低。另一方面，当连接改为大头螺柱或T形加劲肋时，极限承载轴向荷载分别增大。此外，钢板在连接件之间发生了局部屈曲。因此，T形加劲肋在极限抗压和局部屈曲中是最有效的连接件。与其他连接件相比，T形加劲肋是最有效的连接件。抗压强度和初始刚度由16.4%提高到24%。同时，墙体的高宽比(H/w)对DSC剪力墙性能有明显的影响。当(H/w)比由4.62%提高到23.08%时，极限轴压荷载承载力由22.2%下降到16.8%。
数值模拟。利用了有限元分析软件ABAQUS-CAE对DSC剪力墙的抗压性能进行了研究。建立了13个模型，研究了不同参数，包括钢板厚度、连接件间距、连接件类型、墙体高度等几个关键因素的影响。首先，在有限元建模中考虑了材料特性和几何非线性。试件材料取自墙板、侧板、加劲肋腹板等部位，并按厚度分为两组。此外，根据ASTMA36标准，通过试件试验获得了用于制造螺栓和抗剪螺柱连接件的钢筋抗拉强度。此外，在ABAQUS-CAE材料库中，核心混凝土采用基于连续性的塑性损伤模型(CDPM)建模。其次，采用八节点简化积分点实体单元(C3D8R)对不同构件进行了数值模拟，对连接件、混凝土芯、钢板等DSC剪力墙墙体单元进行了网格划分。第三，由于所有模型都受到轴向载荷的作用，所以选择了一般静态模型来完成对所有模型的分析。在这种情况下，在模型分析步骤的定义中考虑几何非线性效应。此外，采用线性摄动屈曲阶跃模拟钢板的初始屈曲行为，并在试件中加入缺陷因子。该步骤提供了钢板中可能出现的所有屈曲模式。从阶跃特征值中选择变形模态。第四，通过定义接触单元或接触面，可以模拟接触问题。DSC剪力墙节点模型的接触关系为摩擦接触。面-面接触算法定义了DSC剪力墙中不同构件之间的相互作用，这些构件包括螺栓、双头螺柱、T形加劲肋、钢板和混凝土核心。接触面的定义是根据较硬的材料来选择的，例如螺栓、头螺栓、t型加强筋和钢板被选为主表面，混凝土核心被选为从表面。最后，对模型施加了两种荷载。主荷载作为点荷载，分两步施加，第一步为试验中的预加载步骤，第二步为试验的主荷载。同样地，螺栓连接件施加预拉力。底板表面受到固定约束，不能向任何方向移动。在有限元分析中，对称约束也被应用到相应的曲面上。
轴压荷载作用下DSC剪力墙的数值结果表明，荷载-位移曲线分别反映了弹性阶段、弹塑性阶段和下降阶段。抗压强度不断增加，达到极限抗压强度时趋于减小，这取决于墙体的性能。此外，根据数值分析结果与试验荷载-位移曲线确定了剪力墙的初始刚度、延性指标和强度指标，以评价DSC剪力墙的性能。结果表明，在轴压荷载作用下，采用不同类型的连接件有助于DSC剪力墙的整体稳定性。屈曲、竖向位移、延性、刚度和极限抗压强度均得到改善。与其他连接件相比，T形加劲肋是最有效的连接件。抗压强度和初始刚度由1.05%提高到7.6%。另一方面，大头重叠螺柱接头比螺栓接头显示出更好的效果，初始刚度和极限承载力由1.05%提高到2.8%。因此，可以说大头重叠螺柱比螺栓连接件更有效。另一方面，墙体的高宽比(H/w)是影响DSC剪力墙性能的主要因素。当(H/w)比由4.62%提高到23.08%时，极限轴压荷载的由11%下降到7.9%。长细比控制着钢面板的局部屈曲，所以可以说它是影响DSC墙体稳定性的主要参数。而应为钢板厚度和连接件间距是影响长细比的主要因素，所以DSC剪力墙的初始刚度、极限抗压强度和延性指标随着钢板厚度从4mm增加到6mm(含钢量由7.6%提高到17.4%)。同时，螺栓间距对DSC剪力墙墙体的初始刚度、延性指标和极限抗压强度影响较小，当螺栓连接件间距的减小，墙体的极限抗压强度增大。随着间距从160mm增加到200mm，延性指数从1.46%下降到1.36%。
理论分析。基于AISC360-10、EC4规范、和先前研究的极限抗压强度理论，在不考虑连接件影响的情况下，采用混凝土芯板和钢板计算抗压强度。将这些方法与数值计算结果进行了比较，以进行验证。与之一致的是，当有限元分析结果与AISC-360规范进行比较时，13个模型的结果平均值为97%，标准偏差(Std.v)为0.03。AISC-360方法模型对DSC剪力墙在不同连接件和不同高度下的轴压承载力平均高估了3%。此外，EC4给出了多种预测，其平均值为95%，标准差(Std.v)为12%。因此，EC4方法对所有类型的连接器和高度的DSC剪力墙的极限抗压强度平均高估了5%。另一方面，分析方法考虑了连接件的影响，预测结果表明，平均值为97%，标准偏差(Std.v)为3%。此外，由于钢板的极限抗压强度取决于钢板抗拉强度和临界应力，因此该方法显示出较高的标准偏差。因此，所有的理论方法为极限抗压强度提供了可接受的预测结果。
本文研究涵盖了双钢板混凝土组合(DSC)剪力墙轴压承载力和稳定性中的若干重要影响因素。为了充分预测DSC剪力墙的力学性能，对DSC的试件、数值模型、和理论模型进行了详细的阐述。研究了不同连接形式和墙体高度对承载力的影响，采用数值分析方法详细研究了双钢板混凝土组合(DSC)剪力墙的变形和破坏机理。对比了不同计算公式的准确性，得到的结论可以为双钢板混凝土组合(DSC)剪力墙的应用提供理论依据。