新型装配式钢管混凝土框架剪力墙结构滞回性能研究

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钢管混凝土框架剪力墙结构具有承载能力高、抗侧刚度大、抗震性能好等特点,在实际工程上已得到广泛运用。但目前该结构中主要还是以现浇结构为主,连接形式单一。本文在此基础上提出一种新型装配式钢管混凝土框架剪力墙结构,其接缝连接处通过设置连接型钢,进而采用两边盖板螺栓连接形成整体。本文对该装配式钢管混凝土框架剪力墙结构的滞回性能作了相应的研究,具体如下:(1)提出了一种新型装配式钢管混凝土框架剪力墙结构,并在工程常用参数范围内设计制作了8榀该新型装配式钢管混凝土框架剪力墙试件和2榀现浇钢管混凝土框架剪力墙试件,完成了在恒定轴力下的水平往复加载试验。试验考察的参数主要为:预制墙体板高宽比(0.67和0.97)、连接型钢厚度(8mm和12mm)、边框柱轴压比(0.25和0.5)、边框柱截面类型(方形和圆形)以及2榀现浇结构进行对比。通过试验研究获得了钢管混凝土框架剪力墙结构在往复荷载下的破坏过程和破坏模态、荷载-位移关系曲线、骨架曲线、强度及刚度退化、位移延性、耗能能力、变形等特性。(2)在合理确定钢管、钢管内核心混凝土、墙板普通钢筋混凝土、钢筋、型钢本构模型、各个部件之间接触模型、加载方式及边界条件的基础上,利用ABAQUS有限元软件对本次试验的装配式结构和现浇结构进行数值模拟分析,得到理论计算结果与试验结果吻合良好。同时利用该有限元模型还验证了其他文献中相似结构的试验结果。在此基础上,对该新型装配式钢管混凝土框架剪力墙结构进行机理分析,明晰了破坏机制。(3)采用以上数值模型进一步对该新型装配式钢管混凝土框架剪力墙结构作参数分析,主要参数为预制墙板高宽比、墙体内分布钢筋配筋率、混凝土强度、边框柱轴压比、边框柱含钢率、钢管屈服强度、连接型钢厚度以及连接型钢屈服强度等,得到了不同参数下该新型结构荷载-位移骨架曲线的变化规律。(4)基于参数分析结果,在现浇钢管混凝土框架剪力墙结构抗剪承载力的计算方法的基础上,考虑新型结构中墙体四边连接型钢能够分担一部分的剪力,从而提高了预制墙板的抗剪承载能力,本文在现浇墙体的抗剪承载力计算公式上加入修正系数K0,最终得到新型预制墙板抗剪承载力,计算公式与试验结果以及大量有限元计算算例均吻合良好。最后,提出了边框柱与预制墙板连接设计方法和有关构造要求。
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