钢管混凝土边框内藏钢板组合剪力墙抗震研究

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1、第28卷第3期土木工程与管理学报Vo1．28No．32011年9月JournalofCivilEngineeringandManagementSep．201i钢管混凝土边框内藏钢板组合剪力墙抗震研究曹万林，张文江，张建伟，董宏英，王立长(1．北京工业大学建筑工程学院，北京100124；2．河北大学建筑工程学院，河北保定071002；3．大连建筑设计研究院有限公司，辽宁大连116021)摘要：提出了钢管混凝土边框内藏钢板组合剪力墙。完成了l2个不同构造的钢板组合剪力墙模型的低周反复荷载试验，其中包括5个钢管混凝土边框纯钢板剪力墙、7个钢管混凝土

2、边框内藏钢板剪力墙。分析了各试件的承载力、耗能、延性、滞回特征等。给出了部分组合剪力墙的承载力计算模型，计算结果与试验结果符合较好。研究表明，钢管混凝土边框内藏钢板组合剪力墙具有承载力高、延性好、耗能能力强、滞回性能稳定等特点。这种新型组合剪力墙已用于工程，效果良好。关键词：钢管混凝土；钢骨混凝土；钢板；组合剪力墙；抗震性能中图分类号：TU375．4文献标识码：A文章编号：2095-0985(2011)03-0219-07钢管混凝土构件具有承载力高、延性好、节省框纯钢板组合剪力墙试件编号分别为SWA一1～材料的优点。钢管混凝土的应用始于19世

3、纪8OSWA．5；7个钢管混凝土边框内藏钢板组合剪力年代，在英国用于建造铁路桥的桥墩，在管内浇灌墙试件的编号分别为SWB一1～SWB一7。模型按混凝土是为了防止管内锈蚀。在20世纪四、五十1／5缩尺。试件SWB一6剪跨比为1．0，SWB一7剪跨年代出现钢管混凝土结构。钢管混凝土技术引入比为2．0，其余试件的剪跨比均为1．5。钢板墙两我国是在20世纪60年代，虽然起步比西方国家侧边框柱采用口140mill×1401TIm×3．5111113_方钢晚，但是发展比较快，特别是在8O年代以后，钢管管，内嵌墙体净宽460mm，墙体厚度140mm。除混凝

4、土技术的研究和应用都得到长足发展，并在了试件SWA-4和SWB-4的钢板与边框柱采用螺桥梁结构和建筑结构中得到广泛应用¨’。钢板栓连接以外，其余试件的钢板与边框柱均为焊接。剪力墙结构是20世纪70年代发展起来的一种新为研究钢板厚度变化对剪力墙性能的影响，试件型抗侧力结构体系。钢板组合剪力墙是在钢板一SWA一1和SWB一1钢板厚度为2mm；SWA．3和侧或两侧采取浇筑或安装的方式覆盖混凝土墙SWB．3钢板厚度为6mm；其余试件的钢板厚度为板。钢板组合剪力墙的出现为解决薄钢板屈4Film。为研究螺栓连接与焊接对剪力墙工作性曲问题提供了一个有效的途

5、径。很多学者对钢板能的影响，试件SWA-4和SWB-4的钢板与边框组合剪力墙进行了多方面的研究_4J。本文课题柱采用间距40mm的M12螺栓连接；SWA一5钢板组对新型组合剪力墙的抗震性能进行了研究，并采用开孔钢板，孔径为10lnill，钢板上半部分孔距结合重点工程应用推进了研究进展_】‘。本文为120Film，下半部分孔距为80mlll，以研究钢板介绍课题组有关钢板组合剪力墙抗震研究的部分开孔对剪力墙耗能能力的影响，并为采用拉接钢内容。筋穿过开孔钢板连接两侧混凝土墙板构造做法的可行性提供依据。7个内藏钢板剪力墙SWB一1～1钢管混凝土边框钢

6、板组合剪力墙SWB一7中，除SWB一5的钢板与混凝土墙体采用栓钉连接，其余试件的钢板与混凝土墙体的连接均1．1试件设计为拉接钢筋连接。模型钢管内及墙体的混凝土立参考规范[13]设计了5个钢管混凝土边框方抗压强度实i914值分别为：SWA一1～SWA一5、SWB一纯钢板组合剪力墙和7个钢管混凝土边框内藏钢1～SWB．3为45．1kN／mm；SWB-4～SWB一6为板组合剪力墙，共12个模型。5个钢管混凝土边46．7kN／mm；SWB一7为48．1kN／mm。试件所收稿日期：2011437-22作者简介：曹万林(1954-)，男，河北乐亭人，教授

7、，博士，研究方向为结构工程抗震(Email：wlcao@bjut．edu．en)基金项目：国家自然科学基金(50978005)；北京市科技计划重大项目(Do905O6037O000)；北京市高层次人才项目(PHR20100502)北京市教委科技计划重点项目(KZ200910005008)·220·土木工程与管理学报2011年用钢材的材料性能实测值见表1。模型的设计图通过分配梁和加载梁传见图1。递给试件。试验过程中^表1钢材力学性能竖向荷载稳定在870kN。加载装置如图2所示。主要测试内容：试验模型顶部水平荷载及侧向位移；边框柱钢管根部外侧翼缘

8、的应变；钢板两下角主应变；基础梁的水平滑图2加载装置移。全部试验数据由IMP动态数据采集系统采集。1．3承载力、位移和延性实测所得各试件荷载值见表2。其中：F为函摩