表7.13　有限元参数分析结果

注：Fmax为峰值荷载，Δmax为峰值荷载对应的位移，Fm为峰值荷载平均值。

（1）带栓钉竖向波形钢板-混凝土组合剪力墙

1）栓钉与黏结作用对竖向波形钢板-混凝土组合剪力墙受力性能的影响。根据7.2节试验结果可知，波形钢板混凝土界面剪力传递性能主要受到黏结作用与栓钉的影响，而栓钉中栓钉数量、直径是主要影响因素。对于组合剪力墙，栓钉的数量与布置间距息息相关，为此，在7.5.3小节基础上进一步分析是否布置栓钉、栓钉直径、间距及界面黏结作用对竖向波形钢板-混凝土组合剪力墙受力性能的影响。图7.80为竖向波形钢板-混凝土组合剪力墙模型栓钉布置示意图。

图7.80　竖向波形钢板-混凝土组合剪力墙模型中栓钉布置示意图

根据有限元计算结果，整理各模型骨架曲线如图7.81（a）～图7.81（e）所示。本章定义带栓钉竖向波形钢板-混凝土组合剪力墙承载力的变化率为ξ2，来分析在变参情况下栓钉、波形钢板及混凝土三者之间的组合效益，计算公式如式（7-30）所示。结合表7.11整理相关数据如图7.81（f）所示，ξ2值越大，表明三者组合效益最好，共同受力工作性能优越。

式中：Fm，SPCSW-2-1——带栓钉竖向波形钢板-混凝土组合剪力墙模型峰值荷载平均值，kN；

Fm，SPCSW-2-K— —　模型SPCSW-2-K峰值荷载平均值，kN。

图7.81　SPCSW-2剪力墙模型骨架曲线及剪力墙承载力变化率

从图中数据可得，SPCSW-2-O、SPCSW-2-A、SPCSW-2-FEM与SPCSW-2-K峰值承载力平均值分别为744.4kN、762.5kN、780.8kN、720.1kN；相比于SPCSW-2-K，只考虑布置栓钉时剪力墙承载力提高了3.4%，只考虑波形钢板与混凝土界面间黏结作用时剪力墙峰值承载力提高了5.9%，布置栓钉同时考虑波形钢板混凝土界面间黏结作用时剪力墙峰值承载力提高了8.4%。从图7.81（a）～图7.81（c）中可看出，竖向波形钢板-混凝土组合剪力墙中钢板与混凝土界面间黏结力与栓钉的存在能够提高剪力墙的峰值承载力与延性，但改变栓钉直径、间距对竖向波形钢板-混凝土组合剪力墙峰值承载力的影响很小。随着栓钉直径、间距的增大，竖向波形钢板-混凝土组合剪力墙的延性略有变差。通过图7.81（f）中ξ2数据分析得到：由于栓钉与界面黏结作用的存在，剪力墙峰值承载力提高了7.5%左右，在竖向波形钢板-混凝土组合剪力墙布置栓钉时，满足长径比大于4，栓钉直径不宜过大、间距不宜过小，避免造成材料成本费用的增加而无法实质性地提高剪力墙的抗震性能与共同工作性能；根据有限计算分析结果，栓钉布置措施笔者推荐取栓钉直径为8 mm、布置间距为200 mm，满足栓钉长径比大于4即可。

2）钢板厚度对竖向波形钢板-混凝土组合剪力墙受力性能的影响。不同钢板厚度竖向波形钢板-混凝土组合剪力墙模型的滞回曲线与骨架曲线见图7.82。模型SPCSW-2-J、SPCSW-2-K、SPCSW-2-L峰值荷载平均值分别为666.3kN、720.1kN、1149.2kN，竖向波形钢板-混凝土组合剪力墙峰值承载力及初始刚度随着钢板厚度的增加而增大。波形钢板厚度从3mm增加到5mm，剪力墙峰值承载力提高了59.6%，但延性略有变差，表明波形钢板厚度是影响竖向波形钢板-混凝土组合剪力墙受力性能的主要因素。

图7.82　不同钢板厚度的竖向波形钢板-混凝土组合剪力墙滞回曲线及骨架曲线

（2）带栓钉水平波形钢板-混凝土组合剪力墙

1）栓钉与黏结作用对水平波形钢板-混凝土组合剪力墙受力性能的影响。图7.83为水平波形钢板-混凝土组合剪力墙模型栓钉布置示意图，在7.4.3小节基础上进一步分析是否布置栓钉，以及栓钉直径、间距及界面黏结作用对水平波形钢板-混凝土组合剪力墙受力性能的影响。

根据有限元计算结果，水平波形钢板-混凝土组合剪力墙系列模型骨架曲线如图7.84（a）～图7.84（e）所示。本章定义带栓钉水平波形钢板-混凝土组合剪力墙承载力的变化率为ξ3，来分析在变参情况下栓钉、波形钢板及混凝土三者之间的组合效益，计算公式如式（7-31）所示。结合表7.11整理相关数据如图7.84（f）所示。ξ3值越大，表明三者组合效益最好，共同受力工作性能优越。

式中：Fm，SPCSW-3-i——带栓钉水平波形钢板-混凝土组合剪力墙模型峰值荷载平均值，kN；

Fm，SPCSW-3-K——模型SPCSW-3-K峰值荷载平均值，kN。

图7.83　水平波形钢板-混凝土组合剪力墙模型中栓钉布置示意图(www.daowen.com)

图7.84　SPCSW-3剪力墙模型骨架曲线及剪力墙承载力变化率

从图7.84中数据可得，SPCSW-3-O、SPCSW-3-A、SPCSW-3-FEM与SPCSW-3-K峰值承载力平均值分别为566.9kN、582.9kN、583.8kN、492.9kN。相比于SPCSW-3-K，只考虑布置栓钉时剪力墙承载力提高了15%，只考虑波形钢板与混凝土界面间黏结作用时剪力墙峰值承载力提高了18.2%，布置栓钉同时考虑波形钢板混凝土界面间黏结作用时剪力墙峰值承载力提高了18.4%。结合图7.84（a）可知，由于波形钢板与混凝土界面黏结作用的存在，水平波形钢板-混凝土组合剪力墙本身就具有较好的组合效应和良好的共同受力机制，在此基础上布置栓钉对水平波形钢板-混凝土组合剪力墙承载力的提高无太大作用，还造成了剪力墙设计施工成本的增加。由于剪力墙轴向压力的存在，使得水平波形钢板-混凝土组合剪力墙中波形钢板与混凝土界面间的正压力大于竖向波形钢板-混凝土组合剪力墙中的正压力，导致波形钢板与混凝土界面黏结作用在水平波形钢板-混凝土组合剪力墙中优势明显，仅依靠界面黏结作用就可以保证其共同受力工作。根据图7.84（b）～图7.84（f），得到栓钉直径、间距对剪力墙受力性能基本无明显影响，故在设计水平波形钢板-混凝土组合剪力墙时，无须布置栓钉抗剪连接件。

2）钢板厚度对水平波形钢板-混凝土组合剪力墙受力性能的影响。不同钢板厚度水平波形钢板-混凝土组合剪力墙模型的滞回曲线与骨架曲线如图7.85所示。模型SPCSW-3-J、SPCSW-3-K、SPCSW-3-L峰值荷载平均值分别为450.2 kN、492.9 kN、643.6 kN，水平波形钢板-混凝土组合剪力墙峰值承载力及初始刚度随着钢板厚度的增加而增大。波形钢板厚度从3mm增加到5 mm，剪力墙峰值承载力提高了30.6%，表明波形钢板厚度是影响水平波形钢板-混凝土组合剪力墙受力性能的主要因素。

图7.85　不同钢板厚度的水平波形钢板-混凝土组合剪力墙滞回曲线及骨架曲线