Shear walls are most commonly used as elements to resist lateral forces in high-rise buildings. In order to upgrade the bearing capacities, ductility and energy dissipation abilities of shear walls, expend the applications of steel-plate-concrete composite shear walls, decrease the requirements for the shear studs connecting steel sheets and concrete, a new type of composite shear walls is proposed. The new shear wall is composed 2 parallel dove-tail-shaped profiled steel sheets with concrete between them. The dove-tail-shaped ribs divide the steel sheets into multiple stripes, which transfer the whole steel sheets in shear into each stripe in shear. It is predictable that the new composite shear walls will achieve higher bearing capacities, better deformation and energy dissipation abilities. The dove-tail-shaped ribs embedded inside concrete function as connections between steel and concrete to guarantee the composite action, therefore no shear studs is required. What more, the profiled sheets can also act as forms for concrete casting. In this project, the behavior of the shear walls under axial compression and their hysteretic behavior will be extensively investigated by theoretical and experimental methods. The composite working mechanism of steel sheets and concrete will also be disclosed. The bearing capacities and the calculation methods for seismic performance of the shear walls will be proposed; the suitable connection details between shear wall and boundary members will also be suggested. Finally, the limitation for the compression ratio of the members and inter-story drift angle will be provided.
剪力墙是高层建筑中最常用的一种抗侧力构件,为提高传统钢筋混凝土剪力墙的承载力、延性和耗能能力,拓展钢板-混凝土组合剪力墙的应用范围,克服钢板-混凝土组合剪力墙使用中需设置大量抗剪连接件的不足,本项目提出了一种由闭口型压型钢板和混凝土组成的新型“闭口型压型钢板混凝土组合剪力墙”,闭口形板肋把压型钢板分割成多个板带,使钢板由整体平面内受剪转变为板带单独受剪,组合剪力墙表现出较高的承载力、良好的变形能力和耗能能力。闭口形板肋嵌入混凝土内部,能有效锚固压型钢板,无需抗剪连接件即可保证两者共同工作;此外,压型钢板可兼作浇筑混凝土的模板。本项目将对此类组合剪力墙的轴压和压弯滞回性能进行系统的理论分析和试验研究,揭示压型钢板和混凝土的相互作用机理;提出其轴压、压弯承载力及抗震性能指标的计算方法;提出组合剪力墙端部连接节点的设计方法;给出保证构件具有良好抗震性能的轴压比、层间位移角等参数合理取值。
闭口型压型钢板混凝土组合剪力墙是由两侧闭口型压型钢板和内填混凝土组成的一种新型自锚式组合剪力墙。闭口型板肋嵌入混凝土中既可作为抗剪连接件保证压型钢板与混凝土的共同工作,又有效降低了钢板的宽厚比,提高了钢板的屈曲承载力。相比传统的双钢板混凝土组合剪力墙,闭口型压型钢板混凝土组合剪力墙无需额外的抗剪连接件即可实现钢板和混凝土的共同工作,增加了施工的便利性和高效性,同时保持了双钢板-混凝土组合剪力墙的性能优势,在工程中具有广阔的应用前景。本项目首先对22个闭口型压型钢板混凝土组合剪力墙试件开展了轴压荷载作用下的试验研究,获得了剪力墙的变形发展过程和破坏模式;进行了轴压有限元分析,揭示了压型钢板和混凝土的轴压工作机理;基于试验研究和理论分析,提出了闭口型压型钢板混凝土组合剪力墙的轴压承载力设计方法。其次,进行了11个闭口型压型钢板混凝土组合剪力墙试件在压弯剪荷载作用下的滞回性能试验,得到了剪力墙的压弯和剪切破坏模态,分析了剪力墙的滞回曲线、骨架曲线、刚度发展、强度退化规律和耗能能力;进行了相应的有限元分析,揭示了压型钢板和混凝土的剪切和滞回工作机理,得到了关键参数对剪力墙承载力和层间位移角的影响规律;基于试验研究和理论分析,提出了闭口型压型钢板混凝土组合剪力墙的压弯和剪切承载力及滞回性能指标的计算方法和设计建议,给出了保证构件具有良好抗震性能的轴压比取值和层间位移角限值范围。最后,对4个不同端部连接方式的闭口型压型钢板混凝土组合剪力墙试件进行了压弯剪滞回性能的试验研究,得到了不同连接方式下墙体与边缘构件连接处的破坏情况;进行了不同端部连接方式的剪力墙有限元分析,研究了不同连接方式对剪力墙滞回受力性能的影响规律;基于试验研究和有限元分析结果,提出了闭口型压型钢板混凝土组合剪力墙的端部节点设计方法和相应的构造措施建议。研究成果将促进压型钢板混凝土组合剪力墙在实际工程中的推广和应用。
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数据更新时间:2023-05-31
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