双钢板混凝土剪力墙面外抗冲剪试验研究

来源 :中国地震局工程力学研究所 | 被引量 : 0次 | 上传用户:fly_songs
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双钢板混凝土剪力墙由外包钢板、混凝土和剪力连接件组成。两片钢板由剪力连接件连接,形成对混凝土的约束。同时,混凝土和剪力连接件也防止外包钢板过早屈曲。这种组合构件具有构造简单、安装方便、抗震性能优良等特点,特别适合对抗震韧性有较高要求的建筑。近年来,关于双钢板混凝土剪力墙的研究多集中在连接构造和面内受力性能上,对于其面外受力性能,特别是抗冲剪性能研究不足。为此,本文针对采用槽钢连接件的双钢板混凝土剪力墙进行面外抗冲剪性能的试验和分析研究,主要研究内容和结论如下:(1)针对采用槽钢连接件的新型双钢板混凝土剪力墙进行了面外抗冲剪试验研究。以钢板厚度和槽钢连接件间距为参数设计了13个双钢板混凝土剪力墙,墙体四边简支,考虑不同的冲剪面积进行了面外单推试验。试验结果表明,由于槽钢连接件间距和加载面积的变化,试验体呈现3种荷载-挠度曲线。荷载-挠度曲线一般有两个承载力峰值,并表现为四或五个工作阶段,分别为弹性阶段(或非线性发展阶段)、首次峰值后承载力退化阶段、强化阶段和最终承载力退化阶段。混凝土芯材的冲剪破坏和钢板的冲剪破坏分别对应第一和第二峰值。(2)利用ABAQUS有限元软件对上述试验体进行了模拟分析,以壳单元模拟钢板和槽钢连接件,以实体单元模拟混凝土,定义广义接触,进行单调推覆分析得到荷载-挠度曲线,与试验结果吻合较好。利用该模型进一步补充了不同钢板厚度和槽钢连接件间距的参数分析。分析结果表明:增加钢板厚度可改善双钢板混凝土剪力墙的面外抗冲剪性能,特别是第一峰值荷载后的性能。增加槽钢连接件的间距则显著降低了其峰值荷载。增加加载面积后,墙体的破坏模式由局部冲剪型变为整体弯曲型。(3)分析了双钢板混凝土剪力墙面外抗冲剪受力机理,得到了带槽钢连接件的双钢板混凝土剪力墙面外抗冲剪承载力的计算公式,并与已知公式进行了对比验证。通过整理我国《组合结构设计规范(JGJ138-2016)》中抗冲剪承载力计算公式,参考美国ACI318混凝土结构规范附录D中大头栓钉抗冲剪承载力的计算公式,分别计算出混凝土和上下钢板的抗冲剪承载力。再根据实测冲切角计算出受剪槽钢的面积,从而得到槽钢连接件的抗冲剪承载力。参考以往研究成果,用安全系数法对混凝土、钢板、槽钢的抗冲剪承载力进行组合,得到适用于槽钢连接件双钢板混凝土剪力墙面外抗冲剪承载力计算公式,其结果表明对两个峰值承载力的误差不超过15%。
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