设置核心型钢管混凝土端柱的短肢剪力墙组合结构抗震性能研究

摘要

短肢剪力墙结构顺应了新型住宅结构型式的要求，特别在高层住宅建筑结构中，在改善高层住宅居住空间和环境上起到了很好的作用。但同时由于受到材料强度和结构抗震性能的限制，与普通剪力墙相比存在着承载力低，延性不足等缺点，这也限制了短肢剪力墙更为广泛的应用。为提高普通钢筋混凝土短肢剪力墙的承载力，增加其延性，改善其抗震性能，作者提出一种设置核心型钢管混凝土端柱的短肢剪力墙组合结构，重点对其抗震性能进行研究。
　　 研究采用试验和理论分析相结合的方法进行。制作3个设置型钢端柱的短肢剪力墙试件，其中端柱内型钢采用核心型矩形钢管的试件2个，分为有、无斜撑各一个；第3个试件则采用工字拼合形型钢的端柱配钢形式，无斜撑，且该工字拼合形型钢由矩形钢管分割焊接而成，截面积与矩形钢管相等。其余配筋形式按规范要求进行配筋，配筋相同。
　　 试件制作完成后通过低周反复循环加载试验，研究该新型组合结构的受力性能和变形能力，其中包括：研究结构受力过程及破坏机理，分析结构的破坏特征；得出结构的承载力及其强度的衰减规律，获得该结构的开裂荷载、屈服荷载和极限承载力等力学指标；通过获取结构的滞回曲线，分析结构的滞回特性、刚度退化规律、延性及耗能能力；同时分析端柱内钢管应变变化规律；最后以试验成果为依据，建立计算正截面承载力的力学模型与公式。
　　 上述研究表明，设置型钢端柱的短肢剪力墙组合结构的破坏形态都为弯剪型破坏，其承载能力较高。其中设置核心型钢管混凝土端柱的短肢剪力墙组合结构不管是开裂荷载、屈服荷载，还是极限荷载都要高于非核心型工字拼合形型钢混凝土端柱的短肢剪力墙组合结构，强度衰减要也比非核心型工字拼合形型钢混凝土端柱的短肢剪力墙组合结构缓慢，延性、耗能大大优于一般钢筋混凝土短肢剪力墙结构，同时也要好于非核心型工字拼合形型钢混凝土端柱的短肢剪力墙组合结构。设置斜撑对于结构的耗能也起到非常大的作用，对于抵抗地震作用能起到很好的效果。