钢管混凝土边框柱与预制剪力墙结合面抗震性能研究

发布时间：2020-03-24 09:57

【摘要】：本文提出一种新型剪力键,用于钢管混凝土边框柱与预制剪力墙竖缝的连接,通过试验与有限元相结合的方式,对钢管混凝土边框柱与预制剪力墙结合面的连接性能进行分析,主要工作及成果如下所示:(1)本文通过3组1/5缩尺的钢管混凝土边框柱与预制剪力墙结合面试件及1组现浇对比试件的水平往复荷载试验,研究了剪力键布置间距(150mm-300mm)、后浇混凝土强度(C40-C60)对预制组合剪力墙结合面滞回曲线、骨架曲线、延性、耗能能力、刚度退化等性能的影响,并与现浇试件连接性能进行对比。试验结果表明:试验过程中,试件损伤主要集中于剪力键及键侧混凝土位置;本次试验各试件均表现为剪力键破坏;现浇试件(SC5-C60)与预制试件(P-SC5-C60)承载力接近;在新旧混凝土连接界面的影响下,相比现浇试件,预制试件表现出更好的延性及耗能能力;随着剪力键布置间距的缩短(由300mm减小至150mm),试件承载力提高约35%,延性及耗能能力得到加强;随着后浇混凝土强度的提升(由C40增大至C60时),试件刚度得到强化,但承载力及抗震性能并未得到明显提升。(2)在Ollgaard滑移模型的基础上,依据试验实测荷载-滑移曲线,考虑了曲线下降段等影响因素,提出了钢管混凝土边框柱与预制剪力墙结合面的滑移模型,用于有限元模型中边框柱与预制剪力墙界面接触模拟。在确定钢筋混凝土、钢管核心混凝土、钢材及钢筋等材料应力-应变关系模型和试件各部位之间接触模型的基础之上,采用有限元分析软件ABAQUS,建立数值分析模型,对本文试验试件进行计算,计算所得的荷载-位移骨架曲线及荷载-应变骨架曲线与实测结果吻合良好。采用上述有限元模型对带框预制钢筋混凝土剪力墙结合面破坏模态进行了分析;在微观角度下,对结合面受力全过程应力、应变发展等工作机理进行分析;在等强情况下,将本文所提剪力键同Shirali所提连接方式的结合面连接性能进行对比分析,分析结果表明在合理配置剪力键个数的情况下,本文所提剪力键具有较好的抗剪承载力及延性。(3)采用上述有限元模型,研究分析后浇混凝土强度、剪力键布置间距、剪力键尺寸以及剪力键强度等参数对试件承载力、刚度及延性系数的影响。参数分析结果表明:当试件为后浇混凝土破坏时,后浇混凝土强度影响着试件结合面连接性能;当试件转换为剪力破坏时,后浇混凝土强度对试件结合面连接性能影响不大,此时剪力键起主要作用;当剪力键间距从L_w/4缩短至L_w/6(L_w为交接面长度)时,承载力提高约30%,但每个剪力键所能受平均剪力降低约20%;当剪力键受剪截面厚度由2mm增大至4mm时,试件承载力提高约90%,延性得到明显提升;当剪力键强度由Q235提升Q420时,试件承载力提高约50%,延性降低,此时破坏模态由剪力键破坏转换至键侧混凝土破坏。参考国内外钢-混凝土连接界面承载力计算公式,公式计算结果与参数分析及试验实测所得结果相比存在较大偏差。故在已有公式之上,使用线性回归方式,考虑剪力键承载力衰减系数,提出该类型结合面连接承载力设计公式,本文所提公式计算结果与实测及数值模拟结果吻合良好,具有一定安全储备。
【图文】：

带钢管混凝土边框的钢筋混凝土剪力墙结构（简称钢管混凝土剪力墙）就因其构件小、承载能力高和抗震性能优异等特点而被广泛关注并逐步推广应用。这主要得益于混凝土边框剪力墙有效组合了钢管混凝土和钢筋混凝土各自优势，钢管混凝土边框的(a)津塔 (b)赛格广场图 1-1 钢-混组合结构建筑

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【学位授予单位】：福建工程学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TU398.9;TU352.11

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