鋼板混凝土組合剪力墻抗震性能研究.pdf

1、隨著高層建筑結(jié)構(gòu)的迅速發(fā)展，結(jié)構(gòu)對抗側(cè)力構(gòu)件的要求也相應提高，使得各種不同的新式剪力墻被研究人員關注，其中就包括鋼板-混凝土組合剪力墻。鋼板-混凝土組合剪力墻結(jié)合了型鋼和混凝土兩種材料的受力性能優(yōu)勢，具有承載能力高、延性比和側(cè)向剛度大、耗能能力強的良好性能。目前，國內(nèi)外對鋼板-混凝土組合剪力墻的研究還不夠完善，同時缺乏足夠的工程經(jīng)驗和計算理論，這些都阻礙了它在實際工程中的應用，因此系統(tǒng)全面地研究這種形式的剪力墻及其抗震性能是很有必要的。

2、本文基于ABAQUS有限元分析軟件建立了精細化的鋼板-混凝土組合剪力墻的數(shù)值分析模型，并且對其進行模擬分析驗證，進而將模型進行了簡化使其更適應實際工程設計分析的需要，最后通過簡化的數(shù)值模擬模型研究了該類剪力墻在單調(diào)和循環(huán)荷載下的部分抗震性能。本文內(nèi)容主要包括以下幾點:
　　(1)為研究鋼板混凝土組合剪力墻的抗震性能，本文基于著名的ABAQUS有限元分析軟件提出了該類剪力墻形式進行非線性數(shù)值模擬分析的精細化模型的建立方法，并對建立模

3、型所依據(jù)的一些理論，包括混凝土結(jié)構(gòu)模型理論、兩種材料的基本模型和粘結(jié)滑移理論，進行了簡要地論述。本文結(jié)合新版混凝土結(jié)構(gòu)設計規(guī)范提出了混凝土損傷塑性模型參數(shù)的計算方法并確定了兩種材料的計算參數(shù)與有限元軟件所需的輸入?yún)?shù)之間的換算方法，為進一步的精細化模型建立做鋪墊。
　　(2)本文參考以往的研究資料，在已有的試驗基礎上設計了相應鋼板-混凝土組合剪力墻構(gòu)件，利用ABAQUS有限元軟件模擬分析了鋼板-混凝土組合剪力墻構(gòu)件在單調(diào)荷載作用下

4、的力學性能。本文對比了采用忽略鋼板與混凝土板界面粘結(jié)滑移時采用的綁定設置的模型分析結(jié)果、采用實體單元設置連接件的模型分析結(jié)果與試驗結(jié)果。模擬分析的結(jié)果表明:本文建立的精細化的鋼板混凝土組合剪力墻模型能夠較為準確地模擬出實際構(gòu)件的受力狀況、破壞特征，特別是模擬出的栓釘?shù)募羟凶冃翁卣饕约凹羟谢菩Чc實際試驗的結(jié)果較為接近，從而驗證了所建立模型的可靠性。
　　(3)為了提高數(shù)值模擬分析模型的計算效率，本文對精細化的數(shù)值模擬模型的簡化方

5、式進行了研究。簡化的方式是通過非線性彈簧單元來代替實體單元來模擬栓釘?shù)淖饔?。本文通過對不同栓釘?shù)牟贾玫臉?gòu)件進行模擬分析，對栓釘剪切滑移曲線進行了魯棒性測試，也驗證了簡化栓釘布置獲得的剪切滑移曲線能夠在密布栓釘?shù)那闆r下也有一定的適用性。將布置單栓釘所獲得的剪切滑移曲線應用于非線性彈簧單元模擬的模型，并對比兩種模型的模擬結(jié)果與試驗結(jié)果的差異，結(jié)果表明彈簧模型也同樣能較為準確地模擬出實際構(gòu)件的受力狀況，從而驗證了簡化模型的可靠性。
　　

6、(4)本文在簡化后的的數(shù)值模擬分析模型的基礎上，設計了一系列鋼板-混凝土組合剪力墻的構(gòu)件，并利用ABAQUS軟件研究了這些構(gòu)件在單調(diào)水平荷載和循環(huán)荷載作用下的力學性能。通過繪制各剪力墻構(gòu)件的承載力—水平位移的P-Δ關系曲線，并結(jié)合承載能力、變形能力、延性比和滯回耗能等參數(shù)指標，研究了軸壓比、鋼板厚度等部分抗震性能影響參數(shù)對鋼板混凝土組合剪力墻構(gòu)件在單調(diào)荷載和循環(huán)荷載下的力學性能的作用。結(jié)果表明:考慮鋼板與混凝土板界面粘結(jié)滑移特性的精細化