高层及超高层建筑结构一般选用钢筋混凝土剪力墙作为其抗侧力构件,但在结构的底层会出现厚度大、间距小的混凝土剪力墙,这不利于空间的利用,同时也不够经济。随着剪力墙结构的不断发展,型钢-混凝土剪力墙、钢板-混凝组合剪力墙等组合结构被提出来。
日本九州大学的Matsui、Hitaka等[81-82]学者在钢板两侧外包混凝土形成钢板-混凝土组合剪力墙,并进行了试验研究。研究结论为:混凝土能有效地抑制钢板的整体屈曲变形和局部屈曲变形,使钢板的力学性能充分发挥,大大提高了钢板剪力墙的抗震性能。
Clubley S K,Moy和Xiao R Y等对外包钢板-混凝土组合剪力墙进行了抗震性能试验研究。试验结果表明:该组合剪力墙具有较好的滞回性能,钢板的间距和抗剪连接杆之间的间距对组合墙的滞回性能影响较大。
1995年,同济大学李国强等[83]学者进行了3个外包钢板-混凝土组合剪力墙试件和1个钢板剪力墙试件的抗震性能试验研究。研究结果表明:钢板-混凝土组合剪力墙具有较好的抗侧刚度、承载力、延性和耗能能力等滞回性能。
2007—2009年,清华大学学者董全利、郭彦林等[84-87]提出防屈曲钢板剪力墙,并完成了抗震性能试验研究。试验结果表明:防屈曲约束钢板剪力墙可以有效地防止混凝土盖板的破坏,滞回曲线饱满,并具有较好的延性和耗能能力。(www.daowen.com)
同济大学吕西林等[88]学者完成了16个内置钢板-混凝土组合剪力墙试件的抗震性能试验研究。试验结果表明:混凝土可以很好地约束钢板的平面外变形,防止钢板过早地发生局部屈曲,且混凝土的厚度越大,墙体的刚度和强度越大;加强内嵌钢板和混凝土之间的黏结力可以显著地提高钢板-混凝土组合剪力墙的变形能力、延性和耗能能力。
清华大学聂建国等[89]学者完成了5个双钢板-混凝土组合剪力墙的拟静力试验。研究结果表明:低剪跨比双钢板-混凝土组合剪力墙具有较好的抗剪承载力、延性以及耗能能力,各个试件的平均极限位移角达1/72,位移延性系数均大于3,具有良好的变形能力;同时也给出相关设计建议,建议低剪跨比双钢板-混凝土剪力墙的轴压比限制定为0.7。
同济大学高辉、李国强、孙飞飞等[90-91]学者完成了1个四边连接组合剪力墙试件和3个两边组合剪力墙试件拟静力试验。研究结果表明:试件在加载过程中出现钢板角部局部屈曲,建议在以后研究中应当对角部予以加强。此外,笔者通过数值模拟计算,提出组合压杆模型,再结合纯钢板墙的拉杆模型,最终提出了组合墙的简化计算模型。
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