方钢管-钢板混凝土剪力墙抗震性能分析

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随着我国社会迅猛发展及生活质量日益提高,目前建筑正向着跨度大,层数多的方向不断突破,以致于普通钢筋混凝土结构或钢结构已经不能满足发展要求,因此,钢-混凝土剪力墙等新型组合结构在实际工程中不断涌现。为此本文在已有钢-混凝土剪力墙组合结构的基础上,提出了一种新型组合方式,即方钢管-钢板混凝土剪力墙,并研究分析了其抗震性能。本文根据已有相关试验及钢-混凝土剪力墙的受力特点,应用ABAQUS创建有限元模型,并对模型参数的可靠性进行验证;分别对方钢管-钢板混凝土剪力墙与普通钢筋混凝土剪力墙、加劲方钢管-钢板混凝土剪力墙与非加劲方钢管-钢板混凝土剪力墙进行了低周期循环加载的数值仿真研究,对比分析了包括承载能力、刚度及其退化、滞回耗能等在内的抗震性能指标,以此来评定它们的抗震性能;并对上述方钢管-钢板混凝土剪力墙的影响因素进行参数分析,改变轴压比、钢板壁厚、混凝土强度、高宽比和钢材强度等影响因素,得到其抗震性能的变化规律。研究得出结论如下:(1)在峰值承载力与极限承载力上,方钢管-钢板混凝土剪力墙相比于钢筋混凝土剪力墙均提高了46.85%,且前期刚度较大,达到峰值荷载后随着位移的增加刚度退化较为平缓,等效粘滞阻尼系数有所提升,由此可知,在钢筋混凝土剪力墙中加入钢材可大幅提高承载力,使刚度退化平缓,从而极大地改善了抗震性能。(2)加劲和非加劲的方钢管-钢板混凝土剪力墙的滞回曲线相对饱满,且包络面积大,因此耗能能力较强,其中加劲的方钢管-钢板混凝土剪力墙耗能能力强于非加劲的;在加载后期两者刚度退化均较为平缓;可见钢板加劲可有效约束钢板平面外位移,充分发挥了钢材的性能,从而改善方钢管-钢板混凝土剪力墙的耗能能力。(3)对方钢管-钢板混凝土剪力墙影响参数分析可知:高宽比越大,其承载力下降程度越严重,延性也变的越差;变形能力、承载能力及延性因钢材强度的增加而提升;随着混凝土强度和轴压比的增加其变形能力会降低,但一定程度上提高了承载能力;钢板壁厚在增大到一定程度时反而会使构件延性降低,因此在实际工程中要取合理厚度。据研究钢材强度、钢板壁厚、高宽比是影响方钢管-钢板混凝土剪力墙抗震性能的主要因素。
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