两边连接钢板混凝土组合剪力墙试验研究与理论分析

论文摘要

两边连接钢板混凝土组合剪力墙作为一种新型抗侧力构件,由钢板及其两侧外挂的预制混凝土板组成。通过钢板仅与框架梁相连,实现布置灵活,门窗洞口的开设方便,且能够减小框架柱的受力,避免混凝土板早期裂缝;两侧混凝土板对钢板起到支撑作用,能有效阻止钢板屈曲,获得良好的耗能能力,同时起到防火保护的作用。本文对2块两边连接钢板混凝土组合剪力墙和1块两边连接钢板剪力墙进行了往复荷载作用下滞回性能试验研究,重点研究了混凝土板对钢板的作用和钢板厚度对组合剪力墙抗剪性能的影响。试验结果表明:钢板剪力墙在水平荷载作用下较早发生屈曲,滞回环捏缩严重,耗能性能较差,而构造措施合理的组合剪力墙保持在平面内受力,滞回环饱满,其承载力、割线刚度和耗能能力均显著提高,具有良好的抗震性能。采用ANSYS有限元软件对组合剪力墙的抗剪静力性能进行了分析,试验结果和理论分析结果进行了对比,验证了理论分析的正确性。在此基础上采用有限元方法探讨了预制混凝土板厚度tc、高厚比λ,跨高比β对组合剪力墙在单向水平荷载作用下抗剪静力性能的影响,并对其受力机理进行了分析。研究表明:当混凝土板厚度超过一定限值时能完全限值钢板的出平面位移,不同高厚比和跨高比下该限值的大小有所差异;跨高比β是影响组合剪力墙抗剪性能的主要因素,而高厚比λ对其受力机理却几乎没有影响,在跨高比一定的前提下,组合剪力墙的初始刚度和承载力与钢板厚度成正比。最后,在上述参数分析的基础上建立了用于体系分析的两边连接钢板混凝土组合剪力墙简化分析模型,并给出了该体系的设计方法和步骤。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究的背景及意义
• 1.1.1 课题背景
• 1.1.2 组合剪力墙的构成形式及其发展
• 1.1.3 课题的意义
• 1.2 国内外相关课题的研究现状
• 1.2.1 国外研究现状
• 1.2.2 国内研究现状
• 1.3 本文的主要研究内容和方法
• 第2章 两边连接组合剪力墙抗震性能试验研究
• 2.1 引言
• 2.2 试件设计
• 2.3 试验装置
• 2.4 试件制作
• 2.4.1 钢板剪力墙制作
• 2.4.2 混凝土板制作
• 2.4.3 组合剪力墙的局部构造
• 2.5 材料力学性能
• 2.5.1 钢材的力学性能
• 2.5.2 混凝土的力学性能
• 2.6 试验方法
• 2.6.1 试验测量方法
• 2.6.2 试验加载制度
• 2.6.3 试验数据采集
• 2.6.4 试验数据处理
• 2.7 试验现象及分析
• 2.7.1 试件S1
• 2.7.2 试件SC1
• 2.7.3 试件SC2
• 2.8 试验结果对比分析
• 2.8.1 试件S1 与SC1 对比分析
• 2.8.2 试件SC1 与SC2 对比分析
• 2.9 本章小结
• 第3章 有限元模型的建立与验证
• 3.1 引言
• 3.2 非线性有限元分析介绍
• 3.2.1 有限元法简介
• 3.2.2 结构非线性介绍
• 3.2.3 非线性有限元问题的求解方法
• 3.3 有限元结果与试验结果对比
• 3.3.1 简化力学模型
• 3.3.2 单元的选取
• 3.3.3 钢板初始缺陷的施加
• 3.3.4 钢材的本构关系
• 3.3.5 网格划分
• 3.3.6 有限元结果与试验结果对比
• 3.4 本章小结
• 第4章 两边连接组合剪力墙受力机理分析
• 4.1 引言
• 4.2 两边连接组合剪力墙抗剪静力性能分析
• 4.2.1 两边连接组合剪力墙有限元模型的建立
• 4.2.2 预制混凝土板厚度对组合剪力墙抗剪静力性能的影响
• 4.2.3 高厚比λ对组合剪力墙抗剪静力性能的影响
• 4.2.4 跨高比β对组合剪力墙抗剪静力性能的影响
• 4.2.5 组合剪力墙荷载—位移曲线的简化
• 4.3 两边连接组合剪力墙简化分析模型
• 4.3.1 简化分析模型的建立
• 4.3.2 简化分析模型的验证
• 4.4 两边连接组合剪力墙的设计方法
• 4.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 致谢