双钢板混凝土组合剪力墙抗震性能研究综述

作者:未知

  摘 要 本文总结国内外学者对双钢板混凝土组合剪力墙的研究现状,提出了目前研究中存在的若干关键问题。展望了双钢板混凝土组合剪力墙的发展前景。
  关键词 双钢板混凝土组合剪力墙;抗震性能试验;数值模拟
  引言
  为克服钢筋混凝土剪力墙自重大、墙体厚、浪费使用空间等不足,国内外学者进行诸多研究,提出了钢板-混凝土组合剪力墙。其中,钢板-混凝土组合剪力墙相比传统钢筋混凝土剪力墙轴压能力大幅度提高,钢板有效地补偿了混凝土墙体刚度和承载力的损失,较纯钢板剪力墙混凝土墙体能一定程度上抑制钢板屈曲。作为一种新型的剪力墙结构形式,钢板-混凝土组合剪力墙越来越受到工程界的关注,但其理论研究与设计方法还有许多问题尚待研究,随着研究的深入与成熟,钢板-混凝土组合剪力墙必将广泛应用于现代建筑结构中。
  1 国外双钢板混凝土组合剪力墙研究现状
  2000年,英国学者Lubell[1]等为了研究框架柱的抗弯刚度与薄钢板拉力带形成的相互关系,进行了2个单层单跨内嵌薄钢板剪力墙的刚性框架和1个四层办公楼模型的试验研究。
  2005年,美国学者Berman和Bruneau[2]基于1个高烈度区医院改造设计方案,设计了2个厚度为0.9mm的平板钢板剪力墙和1个厚度为0.7mm的波纹板钢板剪力墙试件,并在低周反复荷载作用下进行试验研究。试验结果表明:其中两个试件(焊接平板、波纹板)的刚度、延性和耗能能力等指标均达到了预期目标,另外一个(粘接平板)由于粘接原因未达到预期目标;薄钢板剪力墙滞回环呈“S”型,捏缩效应明显,但试件强度退化不明显,耗能能力较为稳定;环氧树脂可以作为一种新型的连接方法。
  2014年,Varma等[3]通过有限元软件分析建立了钢板混凝土组合剪力墙的受力分析模型和非线性有限元模型,研究了组合剪力墙在面内荷载作用下的受力特点以及破坏模式。通过有限元软件分析建立了钢板混凝土组合剪力墙的受力分析模型和非线性有限元模型,研究了组合剪力墙在面内荷载作用下的受力特点以及破坏模式。
  2 国内双钢板混凝土组合剪力墙研究现状
  2011年聂建国[4]等完成了2片低剪跨比双钢板-混凝土组合剪力墙和 1 片低剪跨比钢筋混凝土剪力墙试验,研究了高轴压比剪力墙在低周往复荷载作用下的变形能力、破坏模式,得到了试件滞回曲线、骨架曲线、承载力、位移延性系数、刚度退化、承载力退化和耗能能力等,分析了不同形式连接件对抗震性能的影响。
  2013年刘鸿亮等[5]提出一种通过约束拉杆将双钢板与内填混凝土进行紧密拉结的新型组合墙,并对6片组合墙进行了低周反复加载试验,其试验表明约束拉杆可以有效抑制墙体平面外变形,改善结构抗震能力。
  2016年,陈丽华、夏登荣等[6]通提出了一种设置L形连接件的新型双钢板-混凝土组合剪力墙,并通过水平往复荷载试验共六个试件进行了抗震试验,试验结果表明此类组合剪力墙具有较高的承载力和良好的延性。
  3 组合剪力墙抗震性能研究的关键问题
  本文认为其抗震性能研究中的关键问题应包括如下几点:
  (1)组合剪力墙在面外的剪力与弯矩
  尚未见到相关研究成果,但组合剪力墙在受到面外脉冲或撞击荷载作用时,构件主要受这种组合荷载的作用,尤其是美国“911事件”之后,重大工程的撞击荷载更受重视,需要对其进行研究。
  (2)组合剪力墙的滑移效应
  如何有效地模拟钢板和混凝土的滑移效应,是有限元軟件模拟组合结构所面临的难题,需要以试验数据为基础,在有限元软件中设置合理的剪切弹簧来模拟组合结构的滑移效应。
  (3)组合剪力墙与其他墙体的连接或与基础的锚固
  日本钢板混凝土设计导则中给出了组合剪力墙与其他墙体的连接方式和基础锚固方式,本文认为应在试验基础上验证其连接方式和基础锚固方式的合理性,并设计出适合我国国情的连接方式和基础锚固方式。
  4 结束语
  本文对双钢板混凝土组合剪力墙抗震性能的研究现状进行了简要的总结。随着对双钢板混凝土组合剪力墙抗震性能各方面的深入研究,研究人员将在结构试验、理论分析、数值模拟和局部稳定等方面得到更新与突破,为更合理的双钢板混凝土组合剪力墙抗震设计和工程应用提供参考。
  参考文献
  [1] Montgomery C J,Medhekar M,Lubell A S,et al.Unstiffened steel plate shear wall performance under cyclic loading [J].Journal of Structural Engineering,2001,127(8):453-460.
  [2] Berman J W,Celik O C,Bruneau M.Comparing hysteretic behavior of light-gauge steel plate shear walls and braced frames [J].Engineering Structures,2005,27(3):475-485.
  [3] Vian D.Steel plate shear walls for seismic design and retrofit of building structures[D].Buffalo:The State University of New York at Buffalo,2005.
  [4] 聂建国,陶慕轩,樊健生,等.双钢板-混凝土组合剪力墙研究新进展[J].建筑结构,2011,(12):52-60.
  [5] 李健,罗永峰,郭小农,等.双层钢板组合剪力墙抗震性能试验研究[J].同济大学学报(自然科学版),2013,41(11):1636-1643.
  [6] 陈丽华,夏登荣,刘文武,等.双钢板-混凝土组合剪力墙抗震性能试验研究[J].土木工程学报,2017,50(8):10-19.
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