钢框架内填预制钢混凝土剪力墙试验研究

摘要

钢框架内填钢筋混凝土剪力墙结构体系是一种双重抗侧力结构体系,是以钢框架为基础内嵌钢筋混凝土剪力墙的结构体系,主要用于抵抗风荷载或横向地震力等侧向力产生的层间剪力和倾覆弯矩,有效控制结构的水平侧移。钢框架内填钢筋混凝土剪力墙结钢构由钢框架与内填钢混凝土剪力墙两部分组成,钢框架与内填钢筋混凝土剪力墙之间通过抗剪连接件相连,保障了两者的整体性能,形成组合结构。内填钢筋混凝土墙具有较大的初始刚度,可以有效的提高结构的整体刚度减小侧移。一般来讲,钢框架内填RC墙结构中钢框架承担几乎所有的竖向荷载,而内填钢筋混凝土剪力墙承担大部分的水平剪力。钢框架内填钢筋混凝土结组合体系中混凝土内填墙可以增大结构的阻尼,从而减小组合结构在水平荷载作下用下效应。在地震作用下,内填钢筋混凝土墙将产生大量微小、均匀分布的剪切斜裂缝,组合结构通过裂缝间的摩擦作用及及内填墙的碎裂、钢框架的变形,从而使组合结构具有较好的耗能能力。
　　钢框架内填预制钢筋混凝土剪力墙结构(简称SFPCW)是一种新型组合结构体系,具有抗侧刚度大,承载力高,可修复等优点;在地震区具有良好的工程应用前景。但是以往大多数研究均都是针对现浇混凝土内填墙体,且我国规范对预制钢框架内填混凝土剪力墙结构的设计规定还是空白。由于钢框架同内填墙之间相互作用较为复杂,SFPCW结构的传力机理、破坏模式等仍不明晰。因此,开展对SFPCW结构滞回性能的研究不仅具有较为重要的理论意义,还具有很高的工程应用价值,并能在一定程度上解决影响钢结构住宅工业化生产的一个瓶颈问题。本文采用试验研究、理论分析相结合的方式对 SFPCW结构进行了系统研究。
　　按照相似理论设计制作了2榀两层、单跨1/3缩尺的钢框架实体内填预制钢筋混凝土剪力墙试件,并对其进行了低周反复加载试验。考察了内填墙裂缝的开展和结构变形能力,分析了结构的传力机理、破坏机理、滞回曲线、刚度退化、变形及延性、耗能能力等。试验结果表明:加载过程中,抗剪连接件(U形筋)未发现疲劳破坏,试件呈内填墙压碎的延性破坏模式。在试验过程中,钢框架与混凝土表现出了较好的整体性能,内填预制钢筋混凝土剪力墙钢框架具有良好的抗震性能,适合在地震区应用。
　　按照相似理论设计制作了2榀两层、单跨1/3缩尺的钢框架内填预制带竖缝钢筋混凝土剪力墙试件,对其进行了低周反复加载试验。考察了内填墙裂缝的开展和结构变形能力,分析了结构的传力机理、破坏机理、滞回曲线、刚度退化、变形及延性、耗能能力等。试验结果表明:竖缝墙首先在墙肢根部发生开裂,往返荷载下墙肢两侧裂缝扩展贯通,形成根部剪切薄弱截面;抗剪连接件(U形筋)在梁柱节点上下耳板的帮助下未发现破坏;试件的后期承载力退化缓慢,试件的延性大于3。
　　通过预制内填墙与已有现浇内填墙研究的对比,总结了两者在结构整体性能上的相似性与差别,且初步验证了预制构件性的可靠性;设计了内填墙与钢框架的有效连接装置,对钢框架与内填墙的整体结合提供了有效的保障措施,有助于推进钢结构抗侧力体系的工业化生产。

目录

中文摘要

英文摘要

第1章 绪论

1.1课题背景和研究意义

1.2钢框架内填钢筋混凝土剪力墙结构体系

1.3钢框架内填RC墙结构体系研究现状

1.4 SFPCW结构体系研究的不足

1.5本文研究的内容、方法与意义

第2章 钢框架内填预制实体钢筋混凝土剪力墙试验研究

2.1试验概况

2.2试验过程及主要试验现象

2.3试验结果与分析

2.4破坏机理

2.5本章结论

第3章 钢框架内填预制带竖缝钢筋混凝土剪力墙试验研究

3.1试验概况

3.2试验过程及主要试验现象

3.3试验结果与分析

3.4为两试件

3.4破坏机理

3.5 本章结论

第4章 试验对比

4.1主要试验过程与现象

4.2.各项性能指标的对比

4.3 本章结论

第5章 SFPCW结构连接件的设计

5.1内填钢筋混凝土的连接构造

5.2钢框架柱的连接构造

5.3钢梁的连接构造：

5.4钢框架和预制钢筋混凝土剪力墙结构装配

5.5 本章结论

本文结论与展望

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文及参与的项目

致谢