T形短肢多腔钢—混凝土组合剪力墙压弯性能研究

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短肢多腔钢-混凝土组合剪力墙由多腔钢管和内填混凝土组成,多腔钢管和核心混凝土之间的组合作用,能充分发挥两种材料的的力学优势。与传统钢筋混凝土短肢剪力墙相比,短肢多腔钢-混凝土组合剪力墙的承载能力和抗震性能更好,且具有施工方便快捷的优点,在多高层住宅建筑中具有良好的应用前景。鉴于目前有关短肢多腔钢-混凝土组合剪力墙的研究尚处于起步阶段,缺乏深入的研究和相关规定,有必要对短肢多腔钢-混凝土组合剪力墙的受力性能开展系统的研究,本文采用试验研究和理论分析相结合的方法,对T形短肢多腔钢-混凝土组合剪力墙的压弯力学性能开展深入研究,具体研究内容包括:设计、制作并进行了3片T形短肢多腔钢-混凝土组合剪力墙试件和3根T形多腔钢-混凝土组合柱对比试件的偏压试验研究,分析了试件在整个加载过程中的试验现象,获得了试件的破坏模式、荷载-跨中挠度关系和跨中截面纵向应变沿截面高度的分布等关系曲线,得到了试件高宽比和截面高厚比等参数对T形短肢多腔钢混凝土组合剪力墙压弯力学性能的影响,并与T形多腔钢-混凝土组合柱的压弯力学性能进行了对比。建立了文献中钢-混凝土组合构件的ABAQUS有限元模型,将有限元分析结果与文献试验结果进行了对比,最终选取了合适的混凝土本构关系曲线,并验证了本文所建立有限元模型的可靠性。在此基础上,建立了T形短肢多腔钢-混凝土组合剪力墙典型构件的有限元模型,对典型压弯构件的工作机理进行分析,揭示了构件在受力全过程中,跨中截面多腔钢管和核心混凝土的应力分布及多腔钢管对核心混凝土约束作用的变化规律。采用本文所建立的有限元模型对本课题完成的T形短肢多腔钢-混凝土组合试验试件进行了分析,进一步验证了所建立有限元模型及选取混凝土本构关系曲线的可靠性;在此基础上,研究了截面高厚比、混凝土强度等级、钢材强度等级、钢板厚度和偏心距等参数对T形短肢多腔钢-混凝土组合剪力墙截面压弯性能的影响规律;基于参数分析结果,给出了T形短肢多腔钢-混凝土组合剪力墙截面压弯承载力相关曲线特征点的计算方法,并拟合得到了截面压弯承载力的简化计算公式建议。
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