异形截面双层钢板剪力墙抗震性能研究

Concrete-filled double skin composite shear wall (CDSCW) with the material characteristics of steel and concrete has been widely applied to high-rise building nowadays due to the advantages of large lateral stiffness, high ductility, high load-bearing capacity, good seismic performance and convenient construction. The study which contains the pseudo-static experiment, numerical simulation and theoretical analysis of CDSCW with L-shaped and T-shaped sections is focus on the topic‘Research on Seismic Behavior of Concrete-filled double skin composite shear wall with  irregular section’.The influence rules of section types, the length of flanges and end-strengthening of walls on the seismic behavior will be analyzed. The allowable values of seismic deformation of CDSCW with L-shaped and T-shaped sections will be suggested. The research results will enhance the design theory of Concrete-filled double skin composite shear wall and provide the technological basis for disaster prevention and reduction of civil engineering.

双钢板组合剪力墙充分发挥了钢板和混凝土材料的特性优势，具有侧向刚度大、延性好、承载力高、抗震性能好、施工方便等优点，其广泛应用于高层和超高层建筑。本课题以高层建筑常见的L形、T形截面双钢板组合剪力墙为研究对象，采用试验研究、理论分析与数值模拟相结合的方法，围绕“异形截面双钢板组合剪力墙抗震性能”展开系统研究。通过对L形、T形截面双钢板组合剪力墙在低周反复荷载作用下滞回曲线、骨架曲线、延性系数等抗震性能指标的研究，揭示L形、T形截面双钢板组合剪力墙在地震作用下的工作机理、承载力性能、延性性能、破坏特征。探讨截面形式、翼缘长度、端部加强对L形和T形截面双钢板组合剪力墙抗震性能的影响，提出不同性能水准下L形、T形截面双钢板组合剪力墙的抗震变形容许值，建立异型截面双钢板组合剪力墙的抗震性能设计方法。研究成果将进一步完善双钢板组合剪力墙设计理论，为我国土木工程防灾减灾提供技术依据。

双钢组合板剪力墙是由两层钢板和中间内填混凝土组成，钢板间通过设置抗剪栓钉、对拉螺栓、加劲板等构造措施使钢板与混凝土共同抵抗外力。作为一种新型的剪力墙结构形式具有延性好、强度高、方便施工等特点。在高层建筑、核工业等领域具有广泛应用。本课题首先克服了不对称截面剪力墙容易产生扭转效应的影响，完成了7片L形不对称截面和4片T形截面双钢板组合剪力墙试件在水平往复荷载作用下的抗震性能试验。首次得到了异形截面双钢板组合剪力墙抗震性能的滞回曲线，通过滞回曲线研究了端部加强和翼缘加强对L形和T形截面剪力墙的抗震性能影响，找到了翼缘剪力滞后效应的分布规律。随着研究的深入，合理的翼墙取值宽度和端部最优含钢量将被给出。再次，利用有限元分析软件通过合理的取值，精确的模拟了试件的力学行为，得到了有效有限元建模的方法，为进一步参数分析做准备。最后，通过在试件制作过程中监测混凝土浇筑时的施工残余应力分布，证实了残余应力的存在，并且在栓钉的应力远远大于钢板上的。最大的应力出现在浇筑时，随着混凝土的凝固，残余应力逐渐减小，并在1天后趋于稳定。异形截面问题存在在所有高层结构中，本课题通过异形截面双钢板组合剪力墙的抗震性能试验，探索了不对称截面剪力墙的试验方法，更加深入的理解钢板与混凝土的协同作用，所得很多成果具有不对称截面剪力墙的共性，能够为双钢板组合剪力墙以及其他类型组合剪力墙在高层建筑中的应用提供了可靠依据。