双层波纹钢板-混凝土组合剪力墙抗震性能研究

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1、双层波纹钢板-混凝土组合剪力墙抗震性能研究SeismicBehaviorofDouble-skinCorrugatedCompositeShearWall学科专业：土木工程作者姓名：王凯杰指导教师：赵秋红教授天津大学建筑工程学院二零一七年十二月摘要双层钢板-混凝土组合剪力墙有效结合了钢材与混凝土的性能优势，具有强度高，延性和耗能好，施工简便等优点，在高层及超高层的建筑中已得到越来越多的应用。传统双层钢板-混凝土组合剪力墙多采用平钢板，当混凝土墙厚较大或钢板较薄时，混凝土浇筑后可能造成钢板向外鼓曲，而采用波纹钢板可以很好地

2、解决这一问题，改善钢板的抗侧力性能，并减少钢板之间连接件的数量。本文针对双层波纹钢板-混凝土组合剪力墙这种新型抗侧力体系的抗震性能进行了研究，主要工作及发现如下：（1）设计了三个1:3比例尺剪跨比为1.5的双层钢板-混凝土组合剪力墙试件，包含一个双层平钢板-混凝土组合剪力墙构件及两个双层波纹钢板-混凝土组合剪力墙构件，并进行了低周往复加载试验，以探究构件的抗震性能和破坏模式，并比较三者的异同。研究发现：双层波纹钢板-混凝土组合剪力墙试件的破坏模式为端柱底部鼓曲严重甚至发生撕裂，钢管内底部混凝土压碎。试验试件滞回曲线均较饱

3、满，延性在4以上；两个双层波纹钢板-混凝土组合剪力墙构件的承载力和耗能能力均高于双层平钢板-混凝土组合剪力墙构件。（2）利用有限元软件ABAQUS建立了三个试验构件的数值模型进行滞回分析，并与试验结果进行了比较，以验证有限元模型。分析发现，有限元结果可以比较准确地反映试验构件在低周往复荷载作用下的受力形态、应力发展、变形及承载能力等。建立参数分析模型，分析钢板厚度、钢板强度、混凝土强度、轴压比、螺栓间距等因素对于双层平钢板以及双层波纹钢板-混凝土组合剪力墙结构性能的影响。研究发现：钢材厚度增加时，波纹钢板组合剪力墙前期刚

4、度和承载力均显著提高；钢材强度增加时，波纹钢板组合剪力墙承载力较明显提高，但前期刚度基本不变；螺栓间距减小时，波纹钢板组合剪力墙前期刚度与承载力均有所提高；混凝土强度对波纹钢板组合剪力墙前期刚度和承载力的影响比较有限。当轴压比较大时，波纹钢板组合剪力墙结构仍可保持稳定的受力性能，而平钢板组合剪力墙结构的承载力已明显退化。（3）结合试验结果、有限元研究、相关理论，进行了关于双钢板-混凝土组合剪力墙的压弯承载力公式的推导，公式计算结果与试验比较相差不大，且具有一定安全储备。关键词：双层波纹钢板-混凝土组合剪力墙，滞回试验，数

5、值分析，抗震性能,压弯承载力公式IABSTRACTThedoublesteelskincompositeshearwallsefficientlycombinethesteelandconcretematerials,withadvantagesincludinghighstrength,highductilityandenergydissipatingcapacity,convenientconstructionetc.,whichhavebeenutilizedmoreandmoreinhigh-riseandsup

6、erhigh-risebuildings.Thetraditionaldoublesteelskincompositeshearwallsusedflatsteelplates,whichmightbuckleoutwardifthethicknessoftheconcretewallisrelativelylargeorthesteelplateisrelativelythin,whileusingcorrugatedsteelplatescouldsolvethisproblemeffectively,improve

7、thelateralcharacteristicsofthesteelplates,andevenreducethenumberofconnectorsbetweenthesteelplates.Thispaperfocusesontheseismicbehaviorofdoublesteelskincorrugatedcompositeshearwall,whichisanewtypeoflateralload-resistingsystem,andthemajorresearchworkandfindingsares

8、ummarizedbelow:(1)Three1:3scalespecimenswithashear-spanratioof1.5weredesigned,includingonedouble-skinflatcompositeshearwallspecimenandtwodouble-skincorrugatedc