新型双钢板-混凝土组合墙抗震性能试验及数值分析

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双钢板-混凝土组合剪力墙结构是一种由钢板和混凝土组成的“三明治”结构,即两层钢板和中间夹层混凝土,通过设置连接件以增加该结构整体连接性能。该组合结构具有整体性好、侧向刚度大、延性好等优点。本文以J型钩连接的双钢板-混凝土组合剪力墙为研究对象,采用试验研究和数值分析相结合的方法,分别对无边柱和有边柱的J型钩连接的双钢板-混凝土组合剪力墙进行了研究和分析。本文主要研究内容如下:(1)本文设计制作了6个无边柱的J型钩连接的双钢板-混凝土组合剪力墙试件,并对试件进行水平往复荷载试验。研究了该墙体的抗震性能和破坏模式,分析其延性、刚度、承载力、耗能等性能指标的变化规律。基于试验结果,具体研究了栓钉间距、钢板厚度、混凝土强度、剪跨比等参数对其抗震性能的影响。可知钢板厚度和剪跨比的改变对试件影响较大。墙体钢板厚度从4.5mm增加到6.0mm,其屈服载荷和峰值载荷分别提高13%和16%;剪跨比从2.0降至1.0,其屈服载荷、峰值载荷分别增加88%和82%。(2)为与不设置边柱的试件作比较,本文设计制作了5个有边柱的J型钩连接的双钢板-混凝土组合剪力墙试件,并对试件进行水平往复荷载试验。研究不同的J型钩间距和轴压比对该组合墙抗震性能的影响。可知边柱的设置很大程度上提高了试件的抗震性能,有边柱试件的耗能约为无边柱试件的3倍;J型钩间距增加为200mm时,试件屈服荷载和峰值荷载分别减少了14%和11%;轴压比的增加降低了试件的耗能能力。(3)本文采用ABAQUS有限元软件建立无边柱和有边柱的J型钩连接的双钢板-混凝土组合剪力墙分析模型。研究分析了该组合墙的破坏模式及骨架曲线。对比模拟结果与试验结果可知,两者的骨架曲线和峰值荷载较为吻合,验证了模型的准确性。(4)本文基于试验的模型验证,对有边柱J型钩连接的双钢板-混凝土组合剪力墙进行了参数化分析,具体分析了混凝土强度、墙体钢板厚度、边柱钢板厚度和轴压比对试件的承载力和骨架曲线影响。可知边柱钢板厚度的增加对试件抗震性能提升最为显著,边柱钢板厚度由3mm增加为4.5mm、6mm和7.5mm时,承载力依次分别提升了22%、47%、66%。
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