双钢板-混凝土组合剪力墙的抗震性能试验及数值分析

摘要

剪力墙构件是超高层建筑必不可少的构件之一，主要用来抵抗建筑物所受到的侧向水平力。传统混凝土剪力墙存在湿作业过多、墙体过厚和成本过大等问题，已不满足国家十三五规划中提出大力发展绿色建筑的要求。而钢板混凝土组合剪力墙能够充分发挥混凝土结构和钢结构各自的特点，改善传统剪力墙的一些缺陷，从而推动钢结构建筑和装配式建筑与绿色建筑深度融合。目前主要有单钢板混凝土组合剪力墙和双钢板混凝土组合剪力墙两个研究方向。单钢板混凝土组合剪力墙已有了较多较全面的研究，对于双钢板混凝土组合剪力墙的研究主要集中在整体抗剪性能和设计方法，但内部抗剪连接件对组合剪力墙抗震性能的影响仍缺乏系统研究。因此迫切需要对带有内部抗剪连接件的组合剪力墙其各项性能进行深入研究，本文主要开展的研究工作如下:
　　(1)进行了4个双钢板-混凝土组合剪力墙在低周往复荷载作用下的抗震性能试验，详细研究了组合剪力墙的受力机理、滞回性能和破坏形式，研究了水平荷载和水平位移的滞回曲线和骨架曲线。研究了结构的刚度退化、强度退化、延性和耗能能力，分析了组合剪力墙的钢板和混凝土协同工作状态。
　　(2)对4个试验试件分别建立了有限元分析模型，通过试验数据验证了有限元分析模型的准确性。对采用波形钢筋作为抗剪连接件的双钢板-混凝土组合剪力墙进行了非线性全过程受力分析，研究了试件的应力分布。利用有限元分析模型进行了组合剪力墙的剪切变形分析，探讨了试验过程中组合剪力墙剪切变形所占总变形的比例。
　　(3)建立了模拟双钢板-混凝土组合剪力墙的轴压性能有限元分析模型，通过试验验证了该有限元分析模型的准确性和合理性。进行了双钢板-混凝土组合剪力墙轴压性能的参数分析，研究了抗剪连接件、钢板强度、混凝土强度、钢板厚度等参数对组合剪力墙轴压性能的影响，获得了主要的影响参数。
　　(4)建立了模拟双钢板-混凝土组合剪力墙的抗剪性能有限元分析模型，通过试验验证了该有限元分析模型的准确性和合理性。进行了双钢板-混凝土组合剪力墙抗剪性能的参数分析，研究了抗剪连接件、钢板强度、混凝土强度、钢板厚度等参数对组合剪力墙抗剪性能的影响，获得了主要的影响参数。