内置钢板钢筋混凝土剪力墙抗震性能研究
不同钢—混凝土组合剪力墙抗震性能对比分析
不同钢—混凝土组合剪力墙抗震性能对比分析在建筑结构领域，钢—混凝土组合剪力墙因其优异的抗震性能而备受关注。
为了更好地理解和应用这种结构形式，对不同类型的钢—混凝土组合剪力墙的抗震性能进行对比分析具有重要意义。
钢—混凝土组合剪力墙通常由混凝土和钢材通过某种方式组合而成，以充分发挥两种材料的优势。
常见的组合形式包括内置钢板混凝土剪力墙、外包钢板混凝土剪力墙等。
内置钢板混凝土剪力墙是将钢板置于混凝土内部，通过连接件与混凝土协同工作。
这种组合形式的优点在于钢板能够有效地承担拉力和剪力，提高墙体的承载能力和延性。
在地震作用下，内置钢板可以限制混凝土裂缝的开展，从而增强墙体的整体性和抗震性能。
外包钢板混凝土剪力墙则是将混凝土包裹在钢板外部。
外包钢板不仅为混凝土提供了良好的约束作用，而且能够提高墙体的抗侧刚度。
在地震时，外包钢板可以分担一部分水平荷载，减轻混凝土的负担，延缓墙体的破坏。
为了对比不同钢—混凝土组合剪力墙的抗震性能，需要从多个方面进行考量。
首先是承载能力。
承载能力是衡量剪力墙抗震性能的重要指标之一。
一般通过试验或数值模拟来确定不同组合剪力墙在竖向和水平荷载作用下的极限承载力。
研究发现，内置钢板混凝土剪力墙由于钢板与混凝土之间的协同作用较好，其承载能力相对较高。
而外包钢板混凝土剪力墙在钢板厚度和约束条件合理的情况下，也能达到较高的承载能力。
其次是延性性能。
延性是指结构在达到极限承载能力后，仍能保持一定变形能力而不发生脆性破坏的特性。
良好的延性可以有效地吸收地震能量，降低地震对结构的破坏程度。
在这方面，内置钢板混凝土剪力墙中的钢板能够在混凝土开裂后继续承担拉力，使墙体的变形能力得到提高。
外包钢板混凝土剪力墙由于钢板对混凝土的约束作用，也能表现出较好的延性。
再者是耗能能力。
耗能能力反映了结构在地震作用下消耗能量的能力。
通过对不同组合剪力墙在往复荷载作用下的滞回曲线进行分析，可以评估其耗能能力。
通常，滞回曲线越饱满，耗能能力越强。
钢框架内嵌带竖缝钢筋混凝土剪力墙结构性能研究
钢框架内嵌带竖缝钢筋混凝土剪力墙结构性能研究米旭峰【摘要】对钢框架内嵌竖缝剪力墙结构进行研究,考虑混凝土材料非线性的影响,通过非线性有限元程序,分析钢框架内嵌竖缝剪力墙结构在水平荷载作用下的力学性能.结果表明:竖缝剪力墙在加载过程中,首先在竖缝附近发生开裂,主要分布在缝间墙上,并以细小裂缝为主,这是由于竖缝剪力墙承担了自身开裂膨胀而产生的约束轴力.从竖缝剪力墙的应力和裂缝分布图可以得出,剪力墙的变形主要是以弯曲变形为主,缝间墙的变形类似于壁柱.在加载过程中,竖缝剪力墙刚度下降缓慢,利于与钢框架共同工作,适合在抗震区使用.【期刊名称】《江苏科技大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2009(023)001【总页数】5页(P18-22)【关键词】竖缝剪力墙;混凝土非线性;抗震性能【作者】米旭峰【作者单位】江苏科技大学,土木与建筑工程学院,江苏,镇江,212003【正文语种】中文【中图分类】TU398+.2钢框架内嵌带竖缝的钢筋混凝土剪力墙(Steel Frame-reinforced Concrete Infill Slit Walled System， SF-CSW)是抗震结构采用的一种抗侧力结构体系[1].由于设置了竖缝，剪力墙的抗侧刚度大大减弱，克服了现浇整体剪力墙整体刚度大，地震力大的缺点.缝间墙是高宽比约为2的压弯剪混凝土构件，在地震作用下，缝间墙产生大量的细微斜裂缝[2-3]，开裂后产生的混凝土体积膨胀使竖缝剪力墙内产生压力，限制了裂缝宽度的发展，克服了整体现浇剪力墙在地震作用下裂缝开展集中、裂缝宽度大、破坏部位集中、耗能能力差及延性差的缺点[4].钢框架内嵌带竖缝剪力墙的层间抗侧刚度，在开始阶段主要由混凝土部分提供，试验表明缝间墙裂缝开展均匀，说明各部分混凝土及其内配的钢筋受力均匀，能够发挥各部分的耗能并为结构提供阻尼的作用[2-3].由于裂缝开展分布广，且剪力墙和钢框架柱之间留有缝隙，因此层间变形能力大，延性较好.在变形较大的中后期，混凝土部分刚度减弱，钢框架抵抗地震作用的份量增大，因此具有很好延性的钢框架是抗震的第二道防线.在罕遇地震作用下产生很大侧移时，剪力墙对角线的两个角部和钢柱翼缘接触，使得混凝土在对角线方向产生斜压，和钢框架一起为整体结构提供了确保大震不倒所需要的后期抗侧刚度.但当材料进入非线性状态后，竖缝剪力墙的力学性能变化较大，混凝土开裂及其扩展的过程以及开裂膨胀产生的约束轴力都将直接影响结构的刚度、延性和耗能.所以在研究带竖缝剪力墙性能时，必须考虑混凝土材料的非线性对结构造成的影响，包括混凝土的开裂和材料的屈服.目前该类试验很少，只有文献[2-3]中略微涉及，且试件都是单层的无框竖缝剪力墙.然而钢框架内嵌带竖缝剪力墙在水平荷载作用下的工作性能和钢框架在受力过程中与竖缝剪力墙之间的关系，未见相关文献报道.因此文中采用ANSYS软件模拟钢筋混凝土竖缝剪力墙在水平荷载作用下的性能，分析竖缝剪力墙的裂缝开展规律，并研究竖缝剪力墙与钢框架共同工作的性能，以及混凝土开裂后框架与剪力墙之间剪力的分配关系.1 钢筋混凝土有限元模型1.1 建模方式混凝土材料采用Wilkiam-Warnke五参数破坏准则与理想弹塑性屈服准则，考虑混凝土受拉开裂与受压屈服,采用分离式钢筋混凝土模型，将混凝土单元与钢筋单元相同坐标的节点合并，即不考虑钢筋在混凝土中的相对滑动对结构性能的影响[5-7].1.2 算例验证试验过程及试件参数根据哈尔滨建筑大学的竖缝剪力墙试验结果[3]，首先验证ANSYS程序在计算竖缝剪力墙非线性性能的适用性.取出试验中的一组试件W-2进行模拟分析，试件的外形如图1所示.在竖缝剪力墙中，横向箍筋采用φ 6的一级钢筋，间距200 mm；纵向拉筋采用φ10的一级钢筋，钢筋的弹性模量Es=206000 N/mm2，泊松比νs=0.3，抗拉强度fy=235 N/mm2，其中墙中的纵向拉筋与竖缝之间的距离as=34 mm.根据文献[3]中试件的外形以及采用的加载方式，建立竖缝剪力墙有限元模型如图2所示(U代表约束,F代表荷载,CP代表耦合).图1 试件W-2的外形图(单位：mm)Fig.1 Test piece W-2图2 竖缝剪力墙模型图Fig.2 Model of the slits-wall从图2中可以看出，在有限元建模中首先约束墙板底部的UX,UY和UZ方向的自由度，约束墙板顶部节点的竖向位移UY，同时耦合节点水平方向UX的位移.在墙板顶部的节点上均匀地施加单向水平荷载，直至墙体破坏为止.根据试验数据，混凝土实测的抗压强度fck=19.3 N/mm2，抗拉强度ftk=1.93 N/mm2.在有限元模型中，将混凝土与钢筋分开建模，混凝土采用SOLID65单元，钢筋采用LINK8单元.计算结果如图3所示.可以看出，计算所得竖缝剪力墙的承载能力F=241.67 kN，而实测极限承载能力F=245 kN，两者结果非常接近.图3 试件W-2的荷载位移曲线Fig.3 Load-displacement curve of W-2当F=241.67 kN时，墙体的混凝土产生了大量的裂缝、钢筋出现了屈服，导致结构发生破坏，这与试验的破坏形式一致.但从位移对比可以发现，试验中剪力墙的最大位移Δ=15.6 mm，而有限元分析中位移为Δ=2.48 mm.造成这种情况有多种原因，主要有：① 混凝土本构关系复杂，没有一种本构模型能够很好地解决所有的问题.② 在ANSYS有限元分析混凝土时，当同时考虑混凝土的拉裂与压碎时，程序的收敛性很差.因为计算中会出现混凝土的假压碎现象，此时结构可通过闭合裂缝传递来承受荷载.这种现象通过泊松效应常常发生在与大量开裂应变垂直的未开裂的方向上，同样也会在压碎的积分点上出现，输出的塑性和蠕变应变值来自于先前子步的收敛.而且，当裂缝产生后，弹性应变的输出量就包含了开裂应变，而单元开裂或压碎后失去的抗剪作用将不能被传递到钢筋上(因为钢筋单元没有抗剪刚度)，最终导致结构发生破坏.当F=241.67 kN时，竖缝周边的墙体已经屈服或开裂，此时试件W-2进入塑性阶段，这点也可从构件的荷载位移曲线中得出.在整个加载过程中，荷载位移曲线的斜率逐渐减小，表明由于竖缝,使得墙板中的裂缝分布广，刚度下降的比较缓慢.由图4可知，竖缝的存在使得墙板产生应力集中，裂缝首先出现在竖缝角部，然后随着荷载的增加，裂缝沿45°方向在墙板中延伸，这与图5的应力分布图一致.墙板应力大的区域，其裂缝开展大，裂缝数量多，并且图4的裂缝与试验结果相一致.图4 试件W-2的裂缝开展图Fig.4 Cracks development of W-2综上所述，ANSYS有限元程序能较好地模拟竖缝剪力墙进入裂缝大幅度扩展前的力学性能，并能较准确地预测裂缝出现的位置、开展的过程以及钢筋应力的分布，得出墙体的最大承载能力V，为试验与设计提供部分理论依据，用于进一步的结构分析.图5 水平荷载F=241.67kN时竖缝剪力墙Mises应力分布图Fig.5 Mises stress of silts-wall at F=241.67kN2 单层框架剪力墙结构分析由于现有试验只针对单层竖缝剪力墙，而实际中都采用钢框架与竖缝剪力墙共同工作，抵抗水平荷载的作用.因此，有必要研究钢框架内嵌钢筋混凝土竖缝剪力墙结构在水平荷载作用下的性能.取日本的三井物产总社大厦标准层剪力墙进行分析[1]，如图6所示.在竖缝剪力墙板中配置两种钢筋：① 在竖缝周边配置了两根拉筋，直径为19,16 mm；② 在墙板中配置了间距为60 mm的纵横向分布筋，直径为10 mm.钢筋的Es=206000 N/mm2，νs=0.3， fy=235 N/mm2.墙板厚度t=150 mm，采用C30混凝土，弹性模量Ec=30000 N/mm2，泊松比νc=0.2， fck=20.1 N/mm2.梁和柱的尺寸分别为HN800×300×14×26和HN588×300×12×20(单位：mm)，其钢材Es=206000 N/mm2，νs=0.3， fy=345 N/mm2.图6 三井物产总社大厦钢框架带竖缝剪力墙外形图(单位：mm)Fig.6 Steel frame-reinforced concrete infill slit walled system in MITSUI high-rise building取单层钢框架剪力墙建立模型，模型中的混凝土选用了SOLID65，钢框架选用SOLID45，钢筋选用LINK8模拟.钢框架与钢筋的材料采用理想弹塑性模型，混凝土的材料模型与上文相同(图7)，框架底部与竖缝剪力墙底部为完全约束(即约束UX，UY，UZ自由度).根据文献[8]，为满足竖缝剪力墙设计要求，将墙板上端与钢梁的普通孔螺栓连接改为竖向椭圆孔螺栓连接，但墙板左右两端连接仍使用普通孔螺栓连接.因此将墙板顶部与钢梁下翼缘单元节点耦合UX方向自由度，对于墙板两端连接处还需与钢梁下翼缘的UY方向自由度耦合.同时，墙板中段与钢梁下翼缘耦合UX方向自由度，并约束其UY方向自由度.水平荷载均匀地施加在钢梁顶部，并耦合上翼缘的UX方向自由度.图7 钢框架竖缝剪力墙结构有限元模型图Fig.7 Model of SF-CSW计算得到结构荷载-位移曲线、剪力墙应力图和墙板裂缝开展图，如图8～10所示.图8 荷载位移曲线Fig.8 Load-displacement curve图9 当水平荷载F=2467.7kN时,竖缝剪力墙的Mises应力分布Fig.9 Mises stress distribution of slits-wall at F=2467.7kN从图8的结构荷载位移曲线中可以看出，曲线的斜率在不断减小，表明结构的抗侧刚度在整个加载过程中一直在下降.当荷载达到一定程度时，墙体的混凝土出现开裂，但裂缝的开展速度以及数量都较缓慢，刚度下降的速度也很慢.同时，墙体主要以弯曲变形为主，其裂缝的开展由于受到钢框架约束，没有产生斜向大裂缝.在计算中，当荷载达到F=2467.7 kN时，墙体出现了大量的裂缝，同时框架节点处中出现塑性铰；结构成为机构，不能继续承担荷载而发生破坏.图9显示了当F=2467.7 kN时，墙体的Mises应力分布.从应力分布可得，剪力墙的整体变形是以弯曲变形为主，每一个缝间墙的变形方式与柱相同.当混凝土竖缝剪力墙承担水平荷载时，裂缝对于结构整体性能的影响是最大的，因此分别取水平荷载F=600，2467.7 kN时裂缝的开展情况，如图10所示.a) F=600 kNb) F=2467.7 kN图10 竖缝剪力墙裂缝开展图Fig.10 Cracks development of slits-wall从图10得出，随着水平荷载增加，竖缝剪力墙裂缝的数量逐渐增加.但裂缝开展小、分布广，主要分布在竖缝周围以及缝间墙上.表明SF-CSW具有很好的延性，可满足结构水平刚度要求，同时不丧失地震时所需的承载能力.当承受强震作用，竖缝剪力墙随着裂缝开展逐步降低自身抗侧刚度，达到与钢框架共同工作的目的，并通过混凝土的开裂消耗地震能量，从而提高整体结构耗能能力.从有限元分析中可以得出，随着水平荷载的增加，竖缝剪力墙中的裂缝增加、抗侧刚度下降，因此框架与剪力墙之间的剪力分配关系也会相应地发生变化.取结构分别承受水平荷载为600，1200,1800，2467.7kN时钢框架与竖缝剪力墙承担的水平剪力分配关系，如图11所示(图中A，B，C，D分别代表了水平荷载为600,1200,1800,2467.7kN)从图11中可得，在整个加载过程中，竖缝剪力墙的抗侧刚度缓慢下降，所分配到的剪力比重逐渐下降，图中A点竖缝剪力墙所占剪力比重为0.88，到D点比重下降为0.824.但对比图10a)与b)，可发现后者图中裂缝数量与变形要远远大于前者，所以整个加载过程中，墙体产生大量的细小裂缝并没有使得墙体的刚度明显下降，显示出SF-CSW结构具有柔性结构的特点.图11 钢框架与竖缝剪力墙剪力分配比Fig.11 Shear force distribution ratio of steel frame and silts-wall3 结论利用ANSYS程序对单层竖缝剪力墙以及三井物产总社大厦中的SF-CSW结构进行了单调加载的计算分析.以此为基础，分析了竖缝剪力墙结构在水平荷载作用下的裂缝开展规律、应力分布图以及框架剪力墙剪力分配比，得出以下结论：1) 竖缝剪力墙在加载过程中，首先在竖缝附近发生开裂，随水平荷载增加，裂缝数量增加，但主要分布在缝间墙上，实体墙部分的裂缝相对较少.在整个过程中，没有出现大的斜裂缝，而以细小裂缝为主，这主要由于竖缝剪力墙承担了由于自身开裂膨胀而产生的约束轴力.2) 从竖缝剪力墙应力图与裂缝图可以得出，由于竖缝的存在，剪力墙的变形以弯曲变形为主，缝间墙的变形类似于壁柱，因此竖缝剪力墙具有较好的延性和耗能能力.3) 加载过程中，竖缝剪力墙刚度下降缓慢，其承担的剪力占总剪力的比重无明显下降.表明墙体发生延性破坏，利于与钢框架共同工作，达到双重抗侧力结构体系的要求，适合在抗震区使用.参考文献[1] 中华人民共和国建设部. 高层民用建筑钢结构技术规程(JGJ 99-98)[S]. 北京:中国建筑工业出版社，1998.[2] 武藤清. 结构物动力设计[M]. 藤家禄，译.北京：中国建筑工业出版社，1984.[3] 廉晓飞，邹超英. 带竖缝混凝土剪力墙板在低周反复荷载作用下的工作性能研究 [J]. 哈尔滨建筑大学学报，1996，29(1)：31-36.Lian Xiaofei, Zou Chaoying. 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钢板剪力墙抗震性能的试验研究
钢板剪力墙抗震性能的试验研究钢板剪力墙是一种由钢板和框架组成的结构体系，其通过钢板的面内受剪来抵抗水平地震作用。
为了深入了解其抗震性能，我们进行了一系列精心设计的试验。
试验中，首先需要确定合适的试件尺寸和构造。
试件的尺寸应能够反映实际结构中的受力情况，同时也要考虑试验设备的加载能力。
在构造方面，包括钢板的厚度、框架的梁柱尺寸和连接方式等，都需要根据实际工程中常见的形式进行设计。
加载方案是试验的关键环节之一。
通常采用拟静力加载，模拟地震作用下结构的往复水平位移。
加载过程中，逐渐增加荷载的大小和位移的幅度，观察试件的变形、破坏模式以及滞回性能。
在试验过程中，我们发现钢板剪力墙表现出了独特的抗震性能特点。
首先，其初始刚度较大，能够在地震初期有效地限制结构的水平位移。
随着荷载的增加，钢板逐渐进入屈服阶段，通过塑性变形耗散能量，表现出良好的耗能能力。
观察试件的变形情况可以发现，钢板在水平荷载作用下会发生局部屈曲，但这种屈曲并不一定导致结构的立即破坏。
相反，屈曲后的钢板仍能够继续承担荷载，并与框架协同工作，进一步提高结构的抗震能力。
通过对试验数据的分析，我们得到了钢板剪力墙的滞回曲线。
滞回曲线是评估结构抗震性能的重要指标，它反映了结构在反复加载过程中的荷载位移关系。
从滞回曲线可以看出，钢板剪力墙具有饱满的滞回环，这意味着其具有良好的耗能能力和抗震韧性。
然而，试验中也发现了一些问题。
例如，在某些情况下，钢板与框架的连接部位可能会出现过早的破坏，从而影响整个结构的抗震性能。
此外，钢板的厚度和框架的刚度匹配不当也可能导致结构的性能不理想。
为了进一步提高钢板剪力墙的抗震性能，我们可以从以下几个方面进行改进。
优化钢板与框架的连接方式，采用更可靠的节点构造，增强连接部位的承载能力和变形能力。
合理选择钢板的厚度和框架的刚度，使二者能够协同工作，充分发挥各自的优势。
此外，还可以考虑在钢板上设置加劲肋或者采用组合钢板剪力墙等形式，进一步提高结构的刚度和耗能能力。
钢板 混凝土组合剪力墙的抗震性能有限元分析
1、该结构具有较高的承载力和抗侧刚度，能够有效抵抗地震作用，减少结构 变形。
2、在地震过程中，该结构的能量耗散能力较强，能够吸收并分散地震能量， 降低结构损伤程度。
3、与普通剪力墙相比，两边连接钢板混凝土组合剪力墙的位移和加速度响应 较小，能够减轻地震作用对结构产生的影响。
3、与普通剪力墙相比
1、承载能力：通过分析不同地震载荷下的位移和内力分布情况，评估钢板剪 力墙的承载能力和稳定性。
2、延性性能：分析钢板剪力墙在不同地震载荷下的变形行为和能量吸收能力， 评估其延性性能和耗能机制。
3、刚度性能：分析钢板剪力墙在不同地震载荷下的刚度变化情况，评估其刚 度性能和抗侧能力。
4、薄弱环节：通过分析有限元模型中的应力集中区域和能量分布情况，找出 钢板剪力墙的薄弱环节和潜在破坏路径。
实验结果表明，在相同震级下，两边连接钢板混凝土组合剪力墙的位移和加速 度响应均小于普通剪力墙，表现出更好的抗震性能。此外，该结构在地震作用 下的能量耗散能力也较强，能够有效吸收地震能量，减轻结构损伤。
有限元分析
为了进一步深入研究两边连接钢板混凝土组合剪力墙的抗震性能，本次演示采 用了有限元分析方法。在有限元模型中，根据实验试件的设计尺寸和材料参数 建立了精细的模型，并采用了可靠的边界条件模拟地震工况。
1、模型建立：采用商业有限元软件建立钢板—混凝土组合剪力墙的有限元模 型。该模型包括钢板和混凝土两部分，其中钢板采用四边形壳单元模拟，混凝 土采用三维实体单元模拟。
2、材料参数选取：根据实验数据，选取钢板和混凝土的材料参数，包括弹性 模量、泊松比、密度、屈服强度等。
3、边界条件和加载条件：在有限元模型中设置相应的边界条件和加载条件， 以模拟实际工况下的地震作用。
钢筋混凝土剪力墙抗震性能及尺寸效应试验研究
钢筋混凝土剪力墙抗震性能及尺寸效应试验研究目录一、内容描述 (2)1. 研究背景和意义 (3)1.1 钢筋混凝土剪力墙结构的重要性 (3)1.2 抗震性能研究的必要性 (5)1.3 尺寸效应研究的意义 (6)2. 研究现状及发展趋势 (7)2.1 国内外研究现状 (8)2.2 发展趋势与挑战 (10)二、试验方案与装置 (11)1. 试验目的与方案制定 (12)1.1 试验目的明确 (13)1.2 方案制定流程 (14)2. 试验装置与材料性能 (14)2.1 试验装置介绍 (15)2.2 材料性能参数 (16)三、钢筋混凝土剪力墙抗震性能试验 (17)1. 试验过程与实施步骤 (18)1.1 试件制作与安装 (20)1.2 加载制度与数据收集 (20)1.3 试验现象记录与分析 (21)2. 抗震性能分析 (22)2.1 破坏形态分析 (23)2.2 承载能力分析 (25)2.3 变形性能分析 (25)四、钢筋混凝土剪力墙尺寸效应试验 (27)一、内容描述本研究旨在探讨钢筋混凝土剪力墙的抗震性能及其尺寸效应，通过对现有国内外相关规范和标准的研究，分析了剪力墙的设计原则、构造要求和技术措施。
在此基础上，提出了一种新型的钢筋混凝土剪力墙结构设计方法，以提高其抗震性能。
通过对比试验研究，验证了新型设计方法的有效性。
为了更全面地了解剪力墙的抗震性能，本研究还从尺寸效应的角度对其进行了深入探讨。
通过对比不同尺寸的剪力墙在地震作用下的受力性能，揭示了尺寸效应对剪力墙抗震性能的影响规律。
还对剪力墙的抗震性能与尺寸效应之间的关系进行了定量分析，为优化剪力墙结构设计提供了理论依据。
结合实际工程案例，对新型设计方法和尺寸效应的影响进行了实证验证。
通过对实际工程中剪力墙的抗震性能测试，验证了新型设计方法的有效性和尺寸效应对剪力墙抗震性能的影响程度。
本研究从多个角度对钢筋混凝土剪力墙的抗震性能及其尺寸效应进行了全面、系统的探讨，为提高剪力墙结构的抗震性能提供了理论支持和实用方法。
《2024年M型钢-混凝土组合剪力墙抗震性能有限元分析》范文
《M型钢-混凝土组合剪力墙抗震性能有限元分析》篇一一、引言随着现代建筑技术的不断发展，M型钢-混凝土组合剪力墙因其良好的力学性能和优越的抗震能力，在高层建筑中得到广泛应用。
为了更好地理解其抗震性能，本文采用有限元分析方法，对M型钢-混凝土组合剪力墙的抗震性能进行深入研究。
二、M型钢-混凝土组合剪力墙概述M型钢-混凝土组合剪力墙是一种新型的建筑结构形式，其由M型钢和混凝土组成，具有较高的承载能力和良好的抗震性能。
M型钢的优良力学性能和混凝土的高强度使得这种结构形式在高层建筑中得到广泛应用。
三、有限元分析方法有限元分析方法是一种有效的工程分析手段，可以模拟复杂的物理现象。
在本文中，我们采用有限元分析软件对M型钢-混凝土组合剪力墙进行建模和分析，以研究其抗震性能。
四、模型建立与参数设置我们建立了M型钢-混凝土组合剪力墙的有限元模型，并设置了合理的参数。
模型中考虑了M型钢和混凝土的力学性能、连接方式、边界条件等因素。
同时，我们还设置了不同的地震波和地震烈度，以模拟不同的地震环境。
五、结果与分析1. 应力分布：在地震作用下，M型钢和混凝土均承受了较大的应力。
M型钢主要承受拉应力，而混凝土则主要承受压应力。
在剪力墙的拐角处和连接处，应力集中现象较为明显。
2. 变形情况：在地震作用下，M型钢-混凝土组合剪力墙发生了较大的变形。
变形主要集中在剪力墙的拐角处和连接处，但整体上剪力墙仍保持了较好的稳定性和承载能力。
3. 抗震性能：在不同地震波和地震烈度的作用下，M型钢-混凝土组合剪力墙均表现出了良好的抗震性能。
即使在强烈的地震作用下，剪力墙仍能保持较好的稳定性和承载能力。
六、结论通过有限元分析，我们得出以下结论：1. M型钢-混凝土组合剪力墙在地震作用下具有较好的应力分布和变形情况，整体上保持了较好的稳定性和承载能力。
2. M型钢和混凝土的优良力学性能使得这种剪力墙具有较好的抗震性能，尤其是在强烈的地震作用下仍能保持较好的稳定性。
内置钢板混凝土连梁与混凝土剪力墙节点性能研究
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【参考文献】
［责任编辑：张慧］
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（上接第 378 页）4 减轻沥青路面裂缝的措施
根据规范， 通过路面结构设计和厚度计算可以满足沥青路面强度 和承载能力要求，基本解决荷载型裂缝产生的问题。 对于如何避免或减 轻非荷载型裂缝的产生，应从设计与施工两个方面来进行考虑。 4．1 设计方面 4．1．1 在进行半刚性路面设计时，首先应选用抗冲刷性能好、干缩系数 和温缩系数小、抗拉强度高的半刚性材料做基层。 4．1．2 选用松弛性能好的优质沥青做沥青面层。 在缺少优质沥青的情 况下，应采取改善沥青性质的措施。 4．1．3 在稳定度满足要求的前提下， 优先选用针入度较大的沥青做沥 青面层。 4．1．4 沥青面层采用密实型沥青混凝土。 4．1．5 采用合适的沥青面层厚度， 确保半刚性基层在使用期间一般不
2 节点试件模拟
2.1 试件基本情况 为了对比内置钢板混凝土连梁和普通钢筋混凝土连梁与剪力墙
节点的抗震性能，设计两组试件，混凝土强度均为 C30。 由于实际工程 中多数连梁跨高比较小且发生剪切破坏，故本文将两组试件连梁的跨 高比定为 1.5，连梁截面宽度与墙厚均取 200mm，连 梁 高 度 为 600mm， 连梁跨度为 900mm。 模拟时取半跨， 剪力墙尺寸定为 2200 1600 200 （单位：mm）；试件 JD-1 的梁为普通钢筋混凝土连梁，由于对试件施加 低周往复荷载和位移。 故连梁上下部均采用 216 的受力钢筋，箍筋为 8@100。 由于梁高较大，在梁中部设置了四根 12 腰筋。 混凝土剪力墙 的配筋形式按照《混 凝 土 结 构 设 计 规 范 》[4]对 剪 力 墙 的 要 求 ，在 墙 肢 两 端设置边缘约束构件。 本次试件按构造边缘构件设计，边缘构件的宽 度为 400mm。剪力墙边缘约束构件的纵筋按双排布置，每排 2 根 16 纵 筋，箍筋为 8@150。 墙肢的非约束部分设置双层的水平与竖向分布钢 筋，水平分布钢筋与竖向分布钢筋均采用 8@150。 试件 JD-2 的尺寸和 配 筋 情 况 与 试 件 JD-1 相 同 ， 不 同 之 处 是 设 置 了 钢 板 ， 钢 板 采 用 Q345B，高 400mm，厚 10mm，钢板的锚固长度取板高的 1.5 倍 ，通 过 在 钢板上设置抗剪栓钉提高钢板与混凝土的粘结性。 2.2 有限元模型的建立 2.2.1 单元类型
钢筋混凝土剪力墙的抗震性能试验研究
钢筋混凝土剪力墙的抗震性能试验研究一、引言钢筋混凝土结构是目前建筑结构中应用最广泛的一种结构形式，其主要特点是承载能力强、刚度大、耐久性好等优点，因此在地震区的建筑设计中广泛应用。
而钢筋混凝土剪力墙作为一种常用的抗震构件，具有良好的抗震性能，其抗震能力直接关系到建筑的安全性，在实际工程中应用较为广泛。
本文旨在对钢筋混凝土剪力墙的抗震性能进行试验研究，为相关建筑设计提供参考。
二、试验材料和试验方法1.试验材料本试验选取了5个不同尺寸的钢筋混凝土剪力墙进行试验研究，其中包括了不同墙厚和不同配筋率的剪力墙。
试验材料的混凝土强度等级为C30，钢筋采用HRB335级别的钢筋。
2.试验方法本试验采用了静力加载试验方法，即将钢筋混凝土剪力墙置于试验台上，通过加荷器施加恒定的水平力进行加载，测定其变形和承载力等参数。
三、试验结果与分析1.单墙试验结果通过单墙试验可以得到如下结果：（1）剪力墙的破坏形态主要为剪切破坏和挤压破坏，其中剪切破坏发生在墙板周围，挤压破坏发生在墙板内部。
（2）剪力墙的承载力主要受到墙板的抗剪承载力和剪力墙纵向加劲筋的约束作用，其中抗剪承载力是影响承载力的主要因素。
（3）剪力墙的承载力与墙板厚度、钢筋配筋率、纵向加劲筋的数量和间距等因素有关，其中墙板厚度和钢筋配筋率的增加可以提高墙体的承载力，而纵向加劲筋数量和间距的增加可以提高墙体的刚度和稳定性。
2.组合墙试验结果通过组合墙试验可以得到如下结果：（1）组合墙的抗震性能优于单墙，主要原因是组合墙的竖向加劲筋可以提高墙体的稳定性和刚度，从而提高墙体的抗震能力。
（2）组合墙的墙板厚度、钢筋配筋率、纵向加劲筋数量和间距等因素对其抗震性能有明显影响，其中墙板厚度和钢筋配筋率的增加可以提高墙体的承载力和刚度，而纵向加劲筋数量和间距的增加可以提高墙体的稳定性和抗震性能。
四、结论通过对钢筋混凝土剪力墙的抗震性能进行试验研究，可以得到如下结论：（1）剪力墙的抗震性能优良，其承载力主要受到墙板的抗剪承载力和剪力墙纵向加劲筋的约束作用。
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表 1 试件参数
Ta b le 1 P rop e rtie s o f te s t sp e c im e n s
试件编号 SPRCW 21
截面尺寸 /mm 1000 ×125
高宽比 210
混凝土强度等级 C30
钢板厚度 /mm 4
含钢率 /% 4123
轴压比 015
构造措施 无
边缘配置槽钢 613
Study on seism ic behavior of steel p late reinforced concrete shear walls
LU X ilin, GAN Chunjie, WAN G W ei ( State Key Laboratory of D isaster Reduction in Civil Engineering, Tongji U niversity, Shanghai 200092, China)
SPRCW 22
1000 ×125
210
C30
SPRCW 23
1000 ×125
210
C50
SPRCW 24
1000 ×125
210
C50
SPRCW 25
1000 ×125
210
C50
SPRCW 26
1000 ×200
210
C30
SPRCW 27
1000 ×200
210
C30
SPRCW 28
1000 ×200
Abstract: In this paper, a total of 16 specimens were designed for the cyclic experiments of the composite shear wall, termed here as, ‘Steel Plate Reinforced Concrete Shear W all’( SPRCW ) . Seism ic behaviors such as load carrying capacity, deformation capacity and energy dissipation capacity were evaluated along with exam inations on failure pattern, hysterics loop s, skeleton curves, ductility index and viscous damp ing coefficient, etc. The combination of the following parameters were varied so as to compare their influence on structural response of the walls: the aspect ratio, thickness of the wall, thickness of the steel p late, and shear connections like ties passing through holes in the steel p late and studs welded on the steel p late. Another major objective of this p roject is to conduct cyclic testing of both conventional reinforced concrete shear walls and innovative composite members, which offers support to show the effectiveness and potential of steel p late in SPRCW s as a major anti2seism ic part. The incased steel p late is shown to be an effective way to imp rove the strength and deformation capacity of the shear wall. This research also qualitatively reveals the load path at different levels of loading and the ultimate damage pattern for different geometric types of wall. In addition, cyclic behavior of SPRCW s is concluded in the form of mathematic exp ressions by the tool of linear regression method, which can potentially p rovide numerical guidelines for structural nonlinear analysis in the future. The formula for calculating maximum shear capacity of SPRCW s is also suggested according to the experimental results and thus can be app lied for design code. Keywords: steel p late reinforced concrete shear wall; cyclic loading test; seism ic behavior; hysteretic model
1 试验研究
111 试件设计 试验总共设计了 16个内置钢板钢筋混凝土剪力
墙试件 ,根据实验室现有设备技术条件与 JGJ 101— 96《建筑抗震试验方法规程 》[5 ]的规定 ,按 1 ∶2 相似 比设计模型 ,具体参数设计数值见表 1。试验均设计 为水平低周反复加载拟静力试验 ,于同济大学土木 工程防灾国家重点实验室进行 。试验的装置由竖向 加载装置和水平向加载装置组成 。竖向荷载通过滚 珠轴承由四个液压千斤顶同时施加 。在试验过程中 由油泵手动控制 ,保证竖向荷载的稳定 ;水平向荷载
式如图 1所示 。研究工作通过低周反复试验 ,较为系 统地研究内置钢板钢筋混凝土剪力墙在不同参数设 计下的抗震性能 ,并为该新型结构在国内工程实践 中的应用提供参考 。
图 1 内置钢板钢筋混凝土剪力墙截面示意图 Fig. 1 Schematic diagram for cross section of SPRCW
89
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0 引言
组合钢板混凝土剪力墙具有用钢量小 ,承载力 大 ,位移性能与稳定性好 ,对结构抗火性能和耐久性 能要求较低等特点 ,国内外的试验结果和数值分析 表明 ,将钢板与混凝土结合起来协同工作 ,形成一种 钢 2混凝土组合抗侧力构件具有较大的理论价值和广 阔的实际应用前景 ,已在日本 [1 ]和北美 [2 ]等高烈度 地震设防区得到较多的应用 。早在 20世纪 60年代 , 日本名古屋地铁公车站率先采用了这种内置钢板钢 筋混凝土剪力墙框架结构 ; 1998—2001 年期间 ,美国 加州大学 Berkeley分校对于外包混凝土层钢板剪力 墙进行了一系列试验研究 。目前 ,在我国 ,北京国贸 中心三期工程主塔楼结构核心筒底部结构采用了组 合钢板剪力墙 [3 ] 。然而 ,无论在实际工程界还是理 论研究领域 ,国内外对于这种形式剪力墙的认识十 分有限 。国内还缺乏针对钢板厚度 、墙体厚度 、高宽 比 、混凝土强度 、细部构造等因素对钢板混凝土剪力 墙抗震性能影响的系统研究 ,对如何合理设计钢板 、 构造措施等方面的研究远远不能满足实际工程的需 要 。因此 ,本课题在型钢混凝土剪力墙研究 [4 ]的基 础上 ,以内置钢板取代型钢作为剪力墙的主要抗侧 力元件 ,形成内置钢板钢筋混凝土剪力墙 ( steel p late reinforced concrete shear wall) , 简称 SPRCW , 截面形
基金项目 :国家自然科学基金委员会创新研究群体科学基金项目 (50621062) , 上海市重点学科 (防灾减灾工程 )建设项目 (B307) 。 作者简介 :吕西林 (1955— ) , 男 , 陕西岐山人 , 教授 。 E2mail: lxlst@ tongji1edu1cn 收稿日期 : 2008年 7月
1000 ×200
115
C30
SPRCW 216
1000 ×200
115
C50
RCW 21
1000 ×125
210
C30
RCW 22
1000 ×125
210
C30
RCW 23
1000 ×200
210
C50
6
5167
014
无
613
4
4123
013
拉结筋
613
4
4123
013
栓钉
613
4
4123
013
拉结筋及栓钉
由侧向作动器施加 ,作动器一端固端于反力墙上 ,另 一端与试件的加载梁连接 ,加载装置见示意图图 2。 位移计共计 7个 ,均布置在试件的加载平面内 。分别 在墙板顶部 、中间高度处和底部侧面水平向 :顶部位 移计主要用于采集墙体顶部位移 ,用于绘制试验过 程中的滞回曲线 ; 底部位移计主要用于监控试验过 程中试件是否发生滑移 ;两侧竖向各安装 1 个 ,四角 交叉斜向各安装 1个 ,可以观测墙体是否发生偏转 。
摘要 :设计 16个内置钢板钢筋混凝土剪力墙 (简称 SPRCW )试件 ,进行低周反复加载试验研究 。根据试验现象与试验数据 得到的滞回曲线 、骨架曲线 、延性系数 、等效粘滞阻尼系数等参数 ,从强度 、变形和能量等三个方面判别和评定试件的抗震 性能 ;比较不同参数如高宽比 、墙体厚度 、钢板厚度等条件下试件的工作性能 ;研究细部构造措施如拉结筋和钢板上焊接栓 钉等对于剪力墙受力破坏特征以及抗震性能方面的影响 ;对比 SPRCW 与普通钢筋混凝土剪力墙发现 ,钢板对于提高构件 的抗震性能效果十分明显 。通过对试验数据的拟合 ,研究了构件在地震作用下的恢复力特性 ,确定结构构件恢复力的计算 模型 ,为结构非线性时程分析提供理论依据 ;利用试验数据拟合了内置钢板钢筋混凝土剪力墙的受剪承载力公式 ,可为制 定该类型构件的相关规范提供参考 。 关键词 :组合钢板混凝土剪力墙 ; 低周反复荷载试验 ; 抗震性能 ; 恢复力曲线模型 中图分类号 : TU39812 TU31711 文献标志码 : A