内置槽钢型钢混凝土剪力墙抗震性能对比研究

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1、内置槽钢型钢混凝土剪力墙抗震性能对比研究　　摘要：基于有限元软件对内置槽钢型钢混凝土剪力墙在反复荷载作用下的抗震性能进行了数值模拟，通过与试验结果对比，验证了有限元模型的正确性,进而分析了在约束区槽钢替代纵筋对剪力墙抗震性能的影响。结果表明：随着轴压比的增大，SRC剪力墙承载力增大，位移延性降低，SRC剪力墙相比RC剪力墙承载力有大幅提高，延性略微增强。关键词：SRC剪力墙；数值模拟；轴压比；中图分类号：TU37文献标识码：A文章编号：型钢混凝土构件是以型钢为钢骨并在型钢周围配置钢筋浇筑混凝土后而形成的一种新型组合混凝土构件。由于型钢混凝土中的型钢与其

2、外包混凝土能够共同工作,两种材料的强度都能得到充分利用[1]。与普通钢筋混凝土构件相比,型钢混凝土构件具有承载力大、延性好、耗能呢你强，不易开裂等特点。5目前所研究的型钢混凝土剪力墙（SRC）的主要形式有：双层钢板内填混凝土组合剪力墙[2]、带工字钢边框的组合剪力墙[3]、带钢管混凝土边框的组合剪力墙[4]、带型钢边框低剪力墙[5]、设置型钢刚架的钢筋混凝土低剪力墙[6]、钢骨联肢剪力墙[7]、内藏钢桁架混凝土组合剪力墙及筒体[1]。然而，将槽型钢设置在剪力墙边缘构件中的这一形式型钢混凝土剪力墙研究较少。本文采用有限元软件主要研究了内置槽钢型钢混凝土剪

3、力墙在的抗震性能，通过与已有钢筋混凝土剪力墙试验的对比，研究了增加型钢对其剪力墙抗震性能影响。1有限元模型验证1.1模型试验概述采用有限元软件Abaqus模拟了文献[8]中RC剪力墙JLQ-3、JLQ-4、JLQ-5的拟静力加载试验。试件及截面尺寸如图1、图2，试件剪跨比为2.01，高跨比为9.5，试验轴压比分别为0.,4、0.2、0.3。混凝土采用C40标号，其中心抗压强度为32.12MPa，弹性模量为33218MPa，纵筋采用HRB335级钢筋，屈服强度为386.3MPa，边缘配股均为HRB235级钢筋，屈服强度为375.1MPa，弹性模量均为20

4、7000MPa。1.2有限元模型的建立采用ABAQUS中塑性损伤模型模拟混凝土的非线性行为。混凝土受压及受拉压曲线采用10规范条文说明中提供的应力-应变曲线，并根据能量等效原理计算出混凝土拉压损伤因子。钢筋的非线性行为采用双线形强化模型，钢筋的初始弹性模量为Es，强化段的弹性模量取为0.01Es。图2试件截面尺寸5采用分离式微观模型进行建模，混凝土采用三维实体单元C3D8R，纵筋和箍筋均采用三维线性桁架单元T3D2。将钢筋merge成钢筋笼后用embedded形式嵌入到混凝土单元中，使钢筋与混凝土之间变形协调。墙体与顶部及底部垫梁采用tie连接，并将其

5、约束成刚性体（rigidbody），分别在顶梁参点上施加轴向荷载，在底梁参考点上采用ENCASTRE方式约束其底面全部6个自由度。为了减少计算量，模拟水平加载时采用位移控制单调加载方式。1.3模拟结果对比分析图3为试件的模拟荷载-位移曲线与试验荷载-位移滞回曲线对比图。可以看出：模拟结果与实验基本吻合，其峰值荷载及其对应的位移与极限荷载及其对应的位移都与试验结果相近，因此，本次建立的模型是有效的。图3试验及模拟剪力-顶点位移滞回曲线2内置槽钢SRC剪力墙模型分析2.1模型建立根据本课题研究的需要，在边缘约束区内设置5号槽钢以替代原有纵筋，截面图见图4。

6、对此模型采用与上述模拟实验相同的方法进行有限元建模，所用钢筋及混凝土材料均与之前试验相同。5图4试件截面尺寸配筋图2.2模型结果分析为了与上述试验模型结果对比分析，对工字形截面剪力墙分别在轴压比为0.2,、0.3、0.4时进行单调加载模拟，得到的荷载位移曲线如图6。图6不同轴压比下荷载-位移单调曲线可以看出，随着轴压比的增大，SRC剪力墙承载力增大，位移延性降低，表5列出了不同轴压比下的承载力及延性计算结果。对比之前RC剪力墙，可以发现，轴压比在0.2时承载力相应提高了1.67倍；轴压比在0.3时承载力相应提高了1.68倍，；轴压比在0.4时承载力相应

7、提高了1.51倍。可知SRC剪力墙相比RC剪力墙承载力有大幅提高，延性略微增强。参考文献曹万林，范燕飞．型钢混凝土剪力墙的抗震性能研究[J].地震工程与工程震动，2007,24(2):81-84.EmoriKatsuhiko.Compressiveandshearstrengthofconcretefilledsteelboxwall[J]SteelStructures,2002,26(2):29-40.TongXiangdong.Cyclicbehaviorofsteelframe5structureswithcompositereinforcedc

8、oncreteinfillwallsandpartiallyrestrainedconnect