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1、2 0 1 0 年第 l 9 期 S C I E N C ET E C H N O L O G Y I N F O R M A T I O N 0建筑与工程0 科技信 1l 型钢混凝土剪力墙抗震性能研究 左 继军 周 晶 晶 ( 1 盘锦市建设工程检测中心i Z - -7 盘锦 1 2 4 0 0 0 ； 2 盘锦市建设工程造价管理站辽宁盘锦 1 2 4 0 0 0 ) 剪力墙结构具有抗侧刚度大 ， 侧移 量小 ， 结构 的整体性 与震 能力 好的特点， 自从上个世纪 6 O年代剪力墙结构的出现以来 ， 而成为在现 代高层建筑 中广泛采用的一种结构体系。 同时 ， 随着型钢混凝士结构( S R
2、 C ) 的出现 ， 型钢混 凝土剪力墙( S R C剪 力墙)凭借其 比钢筋混凝 土 剪力墙更好的开裂性能 、 延性和耗能能力 而在 高层 、 超高层 中得 到愈 来愈广泛 的应用。 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 。其通过 型钢 、 钢筋和混凝土三种材料协同工作以抵抗各种外部作用 ， 各材料的强度 都得 到充分 的利用 与钢筋 混凝土构件相 比， 型钢混凝 土构件具有承 载力大 、 延性好 、 抗震能力强的特点 。 1 型钢混凝剪力墙结构形式及国内外研究现状 型钢混凝土剪力墙结构形式多种多样 ，如钢管混凝土剪力墙 、 钢 板
3、混凝土剪力墙 、 带工字钢边框混凝土剪力墙及带槽钢边 框混凝 土剪 力墙等。以下通过对型钢混凝土剪力墙结构形 式的一 些介绍 ， 简述国 内外相关研究的概况。 1 1 外包钢板混凝土剪力墙 钢板外包混凝 土剪力墙 以普通钢板作 为基本支撑板 ， 两侧外包混 凝 土为钢板提供侧 向约束 ， 防止钢板过早J j1 曲失稳 ， 钢板的存在可 以 让墙板在混凝土出现斜裂缝后不立即破坏 。同济大学 的李 困强等 1进 行 了三个低周反 复荷载下轴压 比为 0的钢板外包混 凝土剪力墙试件 的试验研究。试验结果表明 ： 剪力墙试件在反复荷载作用下混凝土首 先 出现斜拉裂缝 接着 由于角部受挤压钢板局部失稳
4、， 最后 由于角部 混凝土压碎而破坏 。 从总体 上看钢板外包混凝土剪力墙在反复荷载作 用下的破坏呈剪切破坏的现象 它的承载力和变形能力 比纯钢板剪力 墙板试件均有很大提高。 1 2 双层钢板 内填混凝 土组合剪力墙 双层钢板 内填混凝土组合剪力墙具有承载力高 、延性好等优点 ， 但造价偏高且施工较为复杂， 因此在 I ： 程中还很少应用 。 E m o r i I2 1对双层 钢板内填混凝 土剪力墙进行 了研究 双层钢板之 间焊接 了横 向和纵 向 的加劲肋 。L i n k等I3 l对两层钢板中间内填混凝土并在钢板 中设 置竖 向 加劲肋 的组合墙板 剪力墙在竖向荷载和水平反 复荷载 下的
5、极 限承载 力和后期承载力进行 了非线性有限元分析 。 钢和混凝土之间的作用用 带拉格 朗日因子的裂缝单元来模拟 ， 计算结果和实验结果吻合 良好 。 1 3 单侧钢板混凝土剪力墙 A s t a n e h A s l 等4 1对 内藏单层钢 板混凝土剪力 墙进行 _一 系列的 试验研究， 分别对单侧钢板混凝土剪力墙 、 内藏单层钢板剪力墙 、 双层 钢板剪力墙等与外部构件无缝 的墙板做了低周反复荷载实验。 试验结 果表明：在反复荷载作用下内含钢板 的混凝土墙板能够大量耗能， 是一 种有应用前景 的抗侧力构件 。 但 由于钢板和混凝土墙板 的组合体刚度 很大。 即使在相对小 的横 向侧移下产
6、生 的横 向力都能导致混凝 土剪 力 墙墙板 与外部构件连接处开裂 。因此，As t a n e h A s l 提 出 r改 善型的钢 板混凝 土剪力墙， 即混凝土墙板与旁边构件之间设置缝隙 。试验研究 表明： 由于缝的存在， 钢筋混凝 土墙板 不会和边 界杆件共 同工作， 也就 不会参 与抵抗在相对小横向侧移下的横向荷载， 连接处的裂缝也不会 产生 。 混凝土墙板在这个阶段所起 的作用就是给钢板提供平 面外 的束 缚 以及阻止钢板屈服前的翘曲。在相对小的横向侧移下， 体系还未达 到剪切屈服。 其实质上类似于等刚度的纯钢板剪力墙。在大水平位移 下， 在钢筋混凝土墙和边界杆件之 间的缝已经消失
7、， 钢和混凝土剪力墙 板变成共 同工作 的整体， 混凝土墙板给 钢板剪力墙提 供强度 、 刚性和 延性， 所 以， 钢筋混凝 土墙 可以弥补 由于屈 服下钢剪力墙 的刚度损 失， 并且能帮助防止侧向位移和 由于 p 一 效应导致的结构的破坏 。 1 4 带工字钢边框 的组合剪力墙 带工字钢边框 的组 合剪力墙 由工字钢边框 和钢筋混凝土墙板组 成 边框 和墙板通过焊接在外边框梁柱上的栓钉连接。这种形式 的剪 力墙受力情况明确 ： 钢框架承受竖向荷载和 由地震作用引起的倾覆力 矩 混凝土墙板承受水平剪力。同时钢框架也可以对混凝土墙板起 到 约束的作用 。 _ r 0 n g等 进行 了一个 1
8、3缩尺无轴力 的工字钢框架一 钢筋 混凝土墙板组合剪力墙的拟静力试验研究 。试验结果表明 ： 带工字钢 边框的组合剪力墙在反复荷载作用下混凝土墙 板首先开裂， 接 着工 字 钢边框 逐渐屈服， 最后由于墙板 的角部混凝_土被压碎而破坏， 破坏时边 框并未出现撕裂的现象。这种剪 力墙受力 明确， 但钢框架对钢筋混凝 土墙板 的约束作用较弱， 在钢筋混凝土墙板破坏退出工作后， 钢框架也 很难起到“ 二道防线” 的作用 。S a a fi等 对连接钢框架和混凝 土墙板 的 栓钉在地震反复荷载下 的力学性能进行了试验研究 。结果表 明： 栓钉 的承载能力和变形 能力对试件的整体工作性能有很大影响。 在
9、反复荷 载下 栓钉承受拉力和压力的反复作用， 而轴 向拉力对栓钉 的承载力和 变形能力有很 大的削弱。 在栓钉的周 围设置一些约束构造有助 于充分 发挥栓钉的承载力和变形能力。 1 5 钢管混凝土剪力墙 实际_ J： 程 中 低矮剪力墙 的破环形式往往 以剪切破坏 为主 ， 发生 脆性破坏航 震性能较差。李惠等 针对现有低矮剪力墙的不足 ， 提出 一种钢 管混凝土耗能低剪力墙， 即把普通混凝土剪力墙沿横向断开， 中 间以钢管混凝土柱连 接，利 用钢管混凝 土柱的塑性 变形消耗地震 能 晕 从而减小结构的地震 反应 。 试验研究表明： 大震后， 普通低剪力墙破 坏严重 很难修复 ； 而采 用钢管
10、混凝土耗能低剪力墙 ， 可以通 过合理设 计 ， 使钢管混凝土柱在上 下墙 片开裂之前 首先屈服， 这 样的破坏主要 集 中在钢管混凝土柱部分 ， 震后易于拆换和修复工作 。 1 6 带型钢边框低剪 力墙 西南交通大学 黄雄军等共进行 了 5个 带型钢边框低剪力墙的试 验研究3 1 试验 的主要 目的是考察劲性混凝 土边 框低剪力墙的极限承 载力 、 破坏形 态、 延性及耗能能力。 罗英 等在试验基础上提出了叠加形 式的带边框低剪力墙 的抗剪承载力计算公式 ， 分别考虑 了边框与墙板 的破坏机理 公式计算值与试验实测值符合 良好H 。 黄双华等在有限元 分析的基础上结合试验研究的结果 ， 提
11、出了边框柱发生弯曲破坏的低 剪力墙 极限承载能力计算模 型， 建立了计算公式 ， 计算结 果与实测值 符合良好 2型 钢 混 凝 土 剪 力墙 抗 震 性 能 研 究 的一 些 问 题 型钢混凝 土剪力墙作为一种 新型结构 构件， 是在 型钢 、 混凝 土和 钢筋三种材料共同协调工作抵抗外力作用的 ， 因而型钢混凝 土剪力墙 构件 的破坏机理复杂 受力分析 困难 ， 其研 究设 计仍有以下一些 问题 值得进一步的探讨 ： 2 1 目前多数组合墙板剪力墙采用栓钉来连接钢板 和混凝土墙板， 但 由于墙板 的刚度很大 因而栓钉连接是否可靠 ， 能否采用更好的连接 方式仍要 进一步探讨 ， 同时对于这
12、些组合墙板剪力墙的恢复力模型和 理论计算方法也需进一步的研究。 2 2 目前关于组合剪力墙 的抗震性能 试验研究 主要 是拟静力试 验 ， 有关于拟动力 试验和现场试验 的研究不多。 有必要进行一些轴压 比较 大的组合剪力墙抗震性 能试验研究 ， 而像钢管混凝土组合剪力墙等一 些新 型的组合剪力墙 已经应用 在实 际工程 中， 却缺 乏其抗震性能 的研 究 所 以对这些剪力墙 的抗震性能进行系统深入的研究 也是一个 重要 的课题。 2 3 目前很多类型的型钢混凝土剪力墙研究者还没有提 出合适 的简 化恢复力模型。 对 于如何来确定材料恢复力模型 以及最终提供 简化分 析时剪力墙的恢复力模型 尚
13、需开展深入研究 。 对于不同类型的型钢混 凝土剪力墙的动力时程反应分析模型也需要进一步研究。同时， 在实 际工程整体结构分析时必须把剪力墙简化成一个宏模型， 目前关于型 钢混凝土剪力墙的宏模 型很少 。 而对 于在钢筋混凝土剪力墙 中常用的 宏模 型 是否适用于组合剪力墙还有待深入地研究 。 2 -4现有的组 合墙板 剪力墙承 载力设 计方法 大多 只考虑 钢板 的作 用 混凝 土墙板仅作为安全储备 ； 带边框 的组合剪力 ( 下转第 2 4 1页) 科技信 息 0职校论坛 o S C I E N C E&T E C HN O L OG Y I N F O R MA T I O N 2 0 1
14、 0年第 1 9期 西 部地区产业 结构与就业 结构结构偏 离度 的绝 对值与全 国及东 部地 区都有一定差距 。第一产业基本 没有什么变化 ， 说 明西部第一产 业发展 有待提高 。第 二产业产业 结构与 就业 结构结 构偏离度居 高不 下 ， 显示其第二产业结构调整还需 继续 深入。第三产业则朝 着喜人 的 方 面发 展 。 为 了进 一步观察 西部省份产 业结构 与就 业结构偏 离度 的具 体特 征 ， 表 3 a至表 3 d列 出了重庆、 四川 、 陕西 和内蒙古的产业结 构与就业 结构结构偏离度 的数据 。从重庆来看 ， 第一产业变化不大 ， 。第二产业 产业结构与就业结构结构偏离度
15、一直 比较大 第 三产业则有 明显 减小 趋势 ， 显现 出表 3类似的特征 。其它三个省份 的情况也差不 多。 表 3 a 重庆 2 0 O O 一2 O O 5年产 业结构与就业结构结构偏离度 项 目 2 0 0 0 2 o o 1 2 0 0 2 2 0 0 3 2 O 【 2 0 0 5 第一产业 - 0 6 8 2 - 0 6 9 3 一 O 6 9 8 - 0 7 0 9 - 06 8 4 - 0 6 9 4 第二产业 1 3 2 4 1 2 4 1 1 2 01 1 _21 3 1 2 2 0 1 1 6 8 第三产 业 0 5 7 8 0 5 7 2 0 5 2 5 04 6 6 0 3 7 9 0 38 2 表 3 b 四川 2 O O 0 2 O O 5年产 业结构 与就业结构结构偏离度 项 目 2 0 0 0 2 ( ) 0 1 2 0 o 2 2 0 0 3 2 o 0 4 2 0 0 5 第 一产业 - 0 5 7 6 - 0 5 8 9 0 5 8 9 - 0 6 O1 - 0 5 8 5 - 0 6 1 1 第 二产业 0 9 5 1 0 9 6 8 O 9 1 1 O 9 5 1 1 0 O l 1 1 0 8 第 三产业 O 6 O 6 0 5 7 4 0 5 3 1 0
