型钢混凝土中高和低剪力墙分析方法研究

SRC中高剪力墙和低剪力墙在工程实践中的应用日益广泛，其剪切变形影响大，腹板加强的方式多样，受力复杂，由于受到结构性能试验研究工作深度和数量的限制以及计算机模拟分析方法水平的制约，现有的设计分析方法还缺少充分的依据并存在明显的局限性。本项目拟针对SRC中高和低剪力墙的受力特点和破坏过程，建立SRC剪力墙构件在静力和往复加载下全过程细化有限元数值模拟分析方法；根据基于塑性理论下限定理的强度叠加法，建立适用于SRC中高和低剪力墙的正截面和斜截面极限承载力理论计算方法；在此基础上，对SRC中高和低剪力墙的受力性能和破坏机理进行系统的模拟分析和研究，提出更加有效的SRC中高和低剪力墙的工程设计简化分析方法。项目拟进行比较系统的小尺寸模型试验，深入地研究SRC中高和低剪力墙在不同受力情况和几种典型构造形式下的传力机制、内力分配规律等，在此基础上研究和建立系统的分析方法，以满足研究和设计的不同需要。

近年来，型钢混凝土（SRC）剪力墙在高层建筑工程实践中逐渐得到广泛应用，本项目主要针对SRC剪力墙有限元全过程分析方法和提高SRC剪力墙变形能力的简便有效措施两个方面尚存的主要问题进行了深入的研究，完成了以下研究工作：. （1）建立了SRC剪力墙在单调加载下的全过程有限元数值模拟分析方法。根据SRC剪力墙的受力特点，对各种单元模型和混凝土材料本构模型进行了深入的分析比较，提出了三维边框加二维腹板混合建模的有限元分析模型，并在ABAQUS平台上开发了基于转角软化桁架（RA-SPM）模型的二维钢筋混凝土材料子程序用于墙体腹板材料，实现了对SRC剪力墙全过程的有效分析。大量算例表明，该方法能够顺利地完成单调加载全过程分析，能够比较准确地模拟各类SRC剪力墙的荷载-位移曲线、破坏部位、破坏过程等主要受力特征，为系统研究SRC剪力墙的受力性能提供了有效的分析手段。.（2）根据基于塑性理论下限定理的强度叠加法，建立了SRC剪力墙截面极限承载力计算方法。该方法不依赖平截面假定，适用于包括中高和低各类剪力墙的正截面和斜截面极限承载力计算。方法物理概念明确、便于工程设计应用。经过与大量试验数据的对比和有限元模拟算例的验证，方法具有较高的可靠性和工程应用价值。.（3）分别针对以弯-剪破坏为主的中高墙和以剪切破坏为主的低矮墙，通过大量试验研究和有限元模拟分析，提出了便于施工、简单有效的提高SRC剪力墙整体变形能力的措施和相应的设计建议。对于中高墙，提出了采用“钢套管”和“基础嵌入式钢套管”的构造方法；对于低矮墙，提出了墙体中部“加配竖向型钢”和“竖向型钢加钢板带”的构造方法。