钢框架-组合钢板剪力墙结构抗震性能试验研究

来源 :济南大学 | 被引量 : 2次 | 上传用户:Manjay
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钢结构凭借其良好的抗震性能越来越多的应用到现代建筑中,钢框架-组合钢板剪力墙(CSPSW)是一种新型结构体系,该结构有效弥补了钢框架侧向刚度不足的缺陷。与钢筋混凝土剪力墙相比,组合钢板剪力墙具有良好的延性和变形能力,避免了墙体易开裂的缺陷;与钢板剪力墙相比,组合钢板墙中的钢筋混凝土盖板可以有效抑制钢板屈曲,提高结构的强度、刚度和滞回耗能能力。国内外众多专家学者对组合钢板剪力墙展开了一系列的理论与试验研究,但其研究多集中在墙体方面,对于钢框架与组合墙联合之后的抗震性能研究较少,并且对于钢筋混凝土盖板的作用研究不够充分。因此,开展钢框架-组合钢板剪力墙结构的抗震性能试验研究对当今组合结构的发展具有重大意义。钢框架-组合钢板剪力墙(CSPSW)结构是一种新型的混合结构抗侧力体系,弥补了传统抗弯框架侧向刚度严重不足的缺点。为了研究CSPSW结构的抗震性能,设计了一榀两层单跨的钢框架-组合钢板剪力墙结构试件进行循环加载试验研究,从结构的整体性能、局部性能、传力机理等方面进行研究分析。研究结果表明,CSPSW结构具有较高的侧向承载力,其极限荷载是设计荷载的4.47倍,结构具有较高的强度储备;结构的延性和耗能能力优良,CSPSW结构的整体延性系数为3.85,结构的功耗比rW达到438.71%,并且结构一层组合钢板墙为结构变形和耗能的主体;根据各构件的功能得出CSPSW结构的侧向传力途径为:钢框架通过鱼尾板将侧向力传递给组合墙简化模型,组合墙简化模型通过拉杆将承受的侧向力向下传递至钢框架,钢框架通过自身的变形将水平侧向力向下传递至基础,结构的内填组合墙承担侧向力的比例为82%-96%,钢框架承担的倾覆弯矩的比例为73%-84%,与结构的设计预期相符。通过对结构防屈曲机理的理论分析和试验对比分析可知,钢筋混凝土盖板是CSPSW结构的重要组成部分,起到抑制钢板屈曲的作用。根据结构变形模式和应力响应,由于钢筋混凝土盖板的面外支撑作用,钢板墙屈曲时形成的单波屈曲会向多波屈曲过度,墙体的应力响应也逐渐向平面应力状态过度。通过组合钢板剪力墙和钢板剪力墙的试验对比可知,钢板两侧布置钢筋混凝土盖板可有效抑制钢板屈曲,钢板剪力墙的承载力提高95%,其滞回曲线避免了“捏缩效应”,形状更加饱满,滞回耗能能力也随之增强。本文对CSPSW结构的抗震性能以及盖板的防屈曲性能进行分析,是对当前组合钢板剪力墙研究的补充,为指导工程设计提供了理论参考,也为CSPSW结构进一步的研究奠定了基础。
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