冷弯型钢-混凝土剪力墙受力性能研究

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冷弯型钢-混凝土剪力墙是一种采用钢膜网包裹冷弯型钢骨架并内填充普通混凝土而形成的一种新型组合剪力墙。与现有的轻钢-轻质混凝土组合剪力墙相比,冷弯型钢-混凝土剪力墙具有承载力大和抗震性能强等优点,可以作为中高层建筑结构体系中主要受力构件。本文对冷弯型钢-混凝土剪力墙的抗震性能进行了分析研究,具体工作如下:(1)通过ABAQUS有限元分析软件,建立了冷弯型钢-混凝土剪力墙在低周反复荷载作用下的精细有限元模型,并对建立该有限元模型所采用的混凝土本构模型、钢材材料本构模型、构件尺寸、单元类型、结构配筋、边界条件、冷弯薄壁型钢构造形式及间距等参数进行了详细介绍。(2)基于冷弯型钢-混凝土剪力墙的有限元分析结果,对冷弯型钢-混凝土剪力墙的受力机理进行了深入研究,明确了墙体在不同受力阶段的受力状态及其整体应力传递机制的变化规律。此外,研究了混凝土强度、型钢间距、型钢构造形状、剪跨比等参数对墙体受力性能的影响,其结果表明:提高混凝土强度等级和采用带三角形打孔型钢材能显著增强冷弯型钢-混凝土剪力墙承载力和抗侧刚度,但型钢间距在较小范围内变化是对其影响较小,而增加剪跨比对墙体极限承载力是不利的。(3)基于上述冷弯型钢-混凝土剪力墙的传力机理和应力传递路径分析,建立了适用于计算冷弯型钢-混凝土剪力墙承载力的软化拉-压杆理论分析模型,其模型计算值与试验结果和数值分析结果吻合良好。(4)基于上述冷弯型钢-混凝土剪力墙的软化拉-压杆模型,采用力平衡理论建立了冷弯型钢-混凝土剪力墙的受剪承载力计算公式;此外通过对现有相关规范公式的对比分析,建议了具有规范形式的冷弯型钢-混凝土剪力墙的斜截面受剪承载力计算公式。上述计算结果与试验结果和数值分析结果均吻合良好。
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