L型和一字型带端柱钢管束组合剪力墙抗震性能研究

发布时间：2020-05-22 09:02

【摘要】：钢管束组合剪力墙是一种新型钢与混凝土组合剪力墙,由多个U型钢管并排连接在一起,内部浇筑混凝土而成。作为多高层建筑中主要承重构件和抗侧力构件,与传统钢筋混凝土剪力墙相比,钢管束组合剪力墙具有抗侧刚度大、承载力高、延性和抗震性能好等诸多优势,符合绿色建筑和建筑工业化发展的需要,具有广阔的应用前景。L型钢管束组合剪力墙广泛用于墙体转角处,其截面剪切中心与形心不重合,受力复杂,并且对该种剪力墙抗震性能的研究文章极少,因此本文先进行L型钢管束组合剪力墙的抗震性能研究,进一步基于一字型钢管束组合剪力墙的破坏模式和带端柱钢筋混凝土剪力墙的优势,新发展了一种带端柱钢管束组合剪力墙,并对其深入研究。本文的主要研究工作如下:(1)首先,对现有的一字型钢管束组合剪力墙,利用ABAQUS建立有限元模型,将数值模拟结果与试验结果进行对比,验证了有限元建模方式及模拟结果的准确性。(2)其次,设计了7片L型钢管束组合剪力墙,利用ABAQUS建立有限元模型,在低周往复加载下,分析了轴压比、剪跨比、墙肢高厚比、暗柱U型钢厚度和U型钢截面尺寸对该类型剪力墙抗震性能的影响,获得影响规律;根据该类型剪力墙应力应变云图,研究其工作机理。研究表明:该剪力墙主要为弯曲破坏,最终破坏时腹板角部边缘破坏严重;当翼缘宽度较大时,翼缘底部易发生平面外弯曲导致承载力下降过快,建议实际工程中控制翼缘宽度不超过450mm。(3)然后,本文发展了一种新的一字型带端柱钢管束组合剪力墙,利用ABAQUS建立有限元模型,同时建立了无端柱钢管束组合剪力墙有限元模型,对比分析抗震性能,分析结果表明:端柱可以为该种剪力墙提供有效约束,明显提高了钢管束剪力墙承载力和耗能能力,说明本文提出的新型一字型带端柱钢管束组合剪力墙抗震性能良好,具有明显的优越性。(4)接着,本文考虑轴压比、端柱钢板厚度、剪跨比、U型钢截面尺寸、端柱内内置钢管等参数变化,设计了10片一字型带端柱钢管束组合剪力墙,建立有限元模型,分析参数变化对剪力墙抗震性能的影响,获得了影响规律。选择综合性能较优的一片带端柱钢管束组合剪力墙为作为标准构件进行变参分析,研究轴压比、混凝土强度等级、钢材强度等级、钢板厚度等参数对该剪力墙抗震性能的影响,给出了设计建议。(5)最后,基于全截面塑性设计方法,对该新型一字型带端柱钢管束组合剪力墙,提出并推导了正截面受弯承载力计算公式,计算了9片该类型剪力墙的承载力,并与有限元模拟结果分析比较,两者最大相差仅为8.9%,该计算公式可以该剪力墙受弯承载力计算提供理论依据。
【图文】：

力墙、H 型钢梁、钢筋桁架楼承板组成的一种新型装配式高层钢结构体系。钢管束组剪力墙由不同截面形式的 U 型钢通过二级全熔透焊接后，内部浇筑混凝土而成。根实际工程需要，钢管束组合剪力墙截面形式主要包括一字型、T 型、L 型、Z 型，实工程中剪力墙外部会采用加气混凝土板将墙体包裹起来，起到防止钢管束锈蚀的作并排连接的 U 型钢管束将剪力墙分成多个腔室，可以对混凝土提供更好的约束用，有效提高其峰值应力和极限应变；同时，内置混凝土可以防止钢管束过早局部屈使钢材强度得以充分发挥。钢管束剪力墙在实际施工过程中，由于钢管束的存在，而必使用模板，既可以节约成本，又可以加快施工进度。总之，和传统钢筋混凝土结构比，钢管束组合剪力墙结构体系具有施工周期短、建筑垃圾少、得房率高、延性好、震性能好等诸多优势，符合建筑工业化的发展方向，为装配式建筑的发展提供了一种的方向。目前钢管束组合剪力墙结构体系已经成功应用于杭萧钢构研发试验大楼、内古包头万郡大都城项目、杭州萧山钱江世纪城人才专项用房 11 号楼，如图 1.1、1.示。

力墙、H 型钢梁、钢筋桁架楼承板组成的一种新型装配式高层钢结构体系。钢管束组剪力墙由不同截面形式的 U 型钢通过二级全熔透焊接后，，内部浇筑混凝土而成。根实际工程需要，钢管束组合剪力墙截面形式主要包括一字型、T 型、L 型、Z 型，实工程中剪力墙外部会采用加气混凝土板将墙体包裹起来，起到防止钢管束锈蚀的作并排连接的 U 型钢管束将剪力墙分成多个腔室，可以对混凝土提供更好的约束用，有效提高其峰值应力和极限应变；同时，内置混凝土可以防止钢管束过早局部屈使钢材强度得以充分发挥。钢管束剪力墙在实际施工过程中，由于钢管束的存在，而必使用模板，既可以节约成本，又可以加快施工进度。总之，和传统钢筋混凝土结构比，钢管束组合剪力墙结构体系具有施工周期短、建筑垃圾少、得房率高、延性好、震性能好等诸多优势，符合建筑工业化的发展方向，为装配式建筑的发展提供了一种的方向。目前钢管束组合剪力墙结构体系已经成功应用于杭萧钢构研发试验大楼、内古包头万郡大都城项目、杭州萧山钱江世纪城人才专项用房 11 号楼，如图 1.1、1.示。
【学位授予单位】：长安大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TU398.2;TU352.11

【参考文献】

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本文编号：2675752