内置钢板钢筋混凝土剪力墙抗震性能研究

由侧向作动器施加 ,作动器一端固端于反力墙上 ,另 一端与试件的加载梁连接 ,加载装置见示意图图 2。 位移计共计 7个 ,均布置在试件的加载平面内 。分别 在墙板顶部 、中间高度处和底部侧面水平向 :顶部位 移计主要用于采集墙体顶部位移 ,用于绘制试验过 程中的滞回曲线 ; 底部位移计主要用于监控试验过 程中试件是否发生滑移 ;两侧竖向各安装 1 个 ,四角 交叉斜向各安装 1个 ,可以观测墙体是否发生偏转 。
-
015
拉结筋
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014
拉结筋
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-
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013
拉结筋
-
注 : 3个对比试件 RCW1～RCW3;拉结筋采用 6@300,在钢板上穿孔 ,与钢筋网点焊 ,梅花状分布 ;栓钉为 6@300、长 25mm ,呈梅花状焊 接在钢板上 ;墙体纵向分布筋为 6@150,水平向箍筋为 6@150。
90 © 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net
Study on seism ic behavior of steel p late reinforced concrete shear walls
LU X ilin, GAN Chunjie, WAN G W ei ( State Key Laboratory of D isaster Reduction in Civil Engineering, Tongji U niversity, Shanghai 200092, China)
建筑结构学报 Journal of Building Structures 文章编号 : 100026869 ( 2009) 0520089208
第 30卷 第 5期 2009年 10月 Vol130 No15 Oct12009
011
内置钢板钢筋混凝土剪力墙抗震性能研究
吕西林 , 干淳洁 , 王 威 (同济大学 土木工程防灾国家重点实验室 , 上海 200092)
89
© 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net
0 引言
组合钢板混凝土剪力墙具有用钢量小 ,承载力 大 ,位移性能与稳定性好 ,对结构抗火性能和耐久性 能要求较低等特点 ,国内外的试验结果和数值分析 表明 ,将钢板与混凝土结合起来协同工作 ,形成一种 钢 2混凝土组合抗侧力构件具有较大的理论价值和广 阔的实际应用前景 ,已在日本 [1 ]和北美 [2 ]等高烈度 地震设防区得到较多的应用 。早在 20世纪 60年代 , 日本名古屋地铁公车站率先采用了这种内置钢板钢 筋混凝土剪力墙框架结构 ; 1998—2001 年期间 ,美国 加州大学 Berkeley分校对于外包混凝土层钢板剪力 墙进行了一系列试验研究 。目前 ,在我国 ,北京国贸 中心三期工程主塔楼结构核心筒底部结构采用了组 合钢板剪力墙 [3 ] 。然而 ,无论在实际工程界还是理 论研究领域 ,国内外对于这种形式剪力墙的认识十 分有限 。国内还缺乏针对钢板厚度 、墙体厚度 、高宽 比 、混凝土强度 、细部构造等因素对钢板混凝土剪力 墙抗震性能影响的系统研究 ,对如何合理设计钢板 、 构造措施等方面的研究远远不能满足实际工程的需 要 。因此 ,本课题在型钢混凝土剪力墙研究 [4 ]的基 础上 ,以内置钢板取代型钢作为剪力墙的主要抗侧 力元件 ,形成内置钢板钢筋混凝土剪力墙 ( steel p late reinforced concrete shear wall) , 简称 SPRCW , 截面形
1000 ×200
115
C30
SPRCW 216
1000 ×200
115
C50
RCW 21
1000 ×125
210
C30
RCW 22
1000 ×125
210
C30
RCW 23
1000 ×200
210
C50
6
5167
014
无
613
4
4123
013
Baidu Nhomakorabea拉结筋
613
4
4123
013
栓钉
613
4
4123
013
拉结筋及栓钉
表 1 试件参数
Ta b le 1 P rop e rtie s o f te s t sp e c im e n s
试件编号 SPRCW 21
截面尺寸 /mm 1000 ×125
高宽比 210
混凝土强度等级 C30
钢板厚度 /mm 4
含钢率 /% 4123
轴压比 015
构造措施 无
边缘配置槽钢 613
式如图 1所示 。研究工作通过低周反复试验 ,较为系 统地研究内置钢板钢筋混凝土剪力墙在不同参数设 计下的抗震性能 ,并为该新型结构在国内工程实践 中的应用提供参考 。
图 1 内置钢板钢筋混凝土剪力墙截面示意图 Fig. 1 Schematic diagram for cross section of SPRCW
摘要 :设计 16个内置钢板钢筋混凝土剪力墙 (简称 SPRCW )试件 ,进行低周反复加载试验研究 。根据试验现象与试验数据 得到的滞回曲线 、骨架曲线 、延性系数 、等效粘滞阻尼系数等参数 ,从强度 、变形和能量等三个方面判别和评定试件的抗震 性能 ;比较不同参数如高宽比 、墙体厚度 、钢板厚度等条件下试件的工作性能 ;研究细部构造措施如拉结筋和钢板上焊接栓 钉等对于剪力墙受力破坏特征以及抗震性能方面的影响 ;对比 SPRCW 与普通钢筋混凝土剪力墙发现 ,钢板对于提高构件 的抗震性能效果十分明显 。通过对试验数据的拟合 ,研究了构件在地震作用下的恢复力特性 ,确定结构构件恢复力的计算 模型 ,为结构非线性时程分析提供理论依据 ;利用试验数据拟合了内置钢板钢筋混凝土剪力墙的受剪承载力公式 ,可为制 定该类型构件的相关规范提供参考 。 关键词 :组合钢板混凝土剪力墙 ; 低周反复荷载试验 ; 抗震性能 ; 恢复力曲线模型 中图分类号 : TU39812 TU31711 文献标志码 : A
基金项目 :国家自然科学基金委员会创新研究群体科学基金项目 (50621062) , 上海市重点学科 (防灾减灾工程 )建设项目 (B307) 。 作者简介 :吕西林 (1955— ) , 男 , 陕西岐山人 , 教授 。 E2mail: lxlst@ tongji1edu1cn 收稿日期 : 2008年 7月
Abstract: In this paper, a total of 16 specimens were designed for the cyclic experiments of the composite shear wall, termed here as, ‘Steel Plate Reinforced Concrete Shear W all’( SPRCW ) . Seism ic behaviors such as load carrying capacity, deformation capacity and energy dissipation capacity were evaluated along with exam inations on failure pattern, hysterics loop s, skeleton curves, ductility index and viscous damp ing coefficient, etc. The combination of the following parameters were varied so as to compare their influence on structural response of the walls: the aspect ratio, thickness of the wall, thickness of the steel p late, and shear connections like ties passing through holes in the steel p late and studs welded on the steel p late. Another major objective of this p roject is to conduct cyclic testing of both conventional reinforced concrete shear walls and innovative composite members, which offers support to show the effectiveness and potential of steel p late in SPRCW s as a major anti2seism ic part. The incased steel p late is shown to be an effective way to imp rove the strength and deformation capacity of the shear wall. This research also qualitatively reveals the load path at different levels of loading and the ultimate damage pattern for different geometric types of wall. In addition, cyclic behavior of SPRCW s is concluded in the form of mathematic exp ressions by the tool of linear regression method, which can potentially p rovide numerical guidelines for structural nonlinear analysis in the future. The formula for calculating maximum shear capacity of SPRCW s is also suggested according to the experimental results and thus can be app lied for design code. Keywords: steel p late reinforced concrete shear wall; cyclic loading test; seism ic behavior; hysteretic model
1 试验研究
111 试件设计 试验总共设计了 16个内置钢板钢筋混凝土剪力
墙试件 ,根据实验室现有设备技术条件与 JGJ 101— 96《建筑抗震试验方法规程 》[5 ]的规定 ,按 1 ∶2 相似 比设计模型 ,具体参数设计数值见表 1。试验均设计 为水平低周反复加载拟静力试验 ,于同济大学土木 工程防灾国家重点实验室进行 。试验的装置由竖向 加载装置和水平向加载装置组成 。竖向荷载通过滚 珠轴承由四个液压千斤顶同时施加 。在试验过程中 由油泵手动控制 ,保证竖向荷载的稳定 ;水平向荷载
SPRCW 22
1000 ×125
210
C30
SPRCW 23
1000 ×125
210
C50
SPRCW 24
1000 ×125
210
C50
SPRCW 25
1000 ×125
210
C50
SPRCW 26
1000 ×200
210
C30
SPRCW 27
1000 ×200
210
C30
SPRCW 28
1000 ×200
210
C50
SPRCW 29
1000 ×125
115
C30
SPRCW 210
1000 ×125
115
C30
SPRCW 211
1000 ×125
115
C50
SPRCW 212
1000 ×125
115
C50
SPRCW 213
1000 ×125
115
C50
SPRCW 214
1000 ×200
115
C30
SPRCW 215
613
6
3172
014
无
810
4
2182
014
拉结筋
810
4
2182
013
栓钉
810
4
4123
014
无
613
6
5167
014
无
613
4
4123
013
拉结筋
613
4
4151
013
栓钉
810
4
4123
013
拉结筋及栓钉
613
6
3172
014
无
810
4
2182
014
拉结筋
810
4
2182
013
栓钉
810
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