白 亮 周天華 謝鵬飛 羅 偉
(長(zhǎng)安大學(xué)建筑工程學(xué)院, 西安 710061)
小剪跨比內(nèi)置鋼管組合剪力墻抗震性能試驗(yàn)研究
白 亮 周天華 謝鵬飛 羅 偉
(長(zhǎng)安大學(xué)建筑工程學(xué)院, 西安 710061)
為研究小剪跨比內(nèi)置鋼管組合剪力墻(STLW剪力墻)的抗震性能,對(duì)STLW剪力墻試件進(jìn)行低周反復(fù)加載試驗(yàn),分析其破壞形態(tài)、破壞機(jī)理、變形能力、耗能性能、剛度及承載力退化規(guī)律. 然后,采用拉壓桿-滑移模型對(duì)STLW剪力墻的承載力進(jìn)行分析. 試驗(yàn)結(jié)果表明,在水平荷載作用下,STLW剪力墻由整截面墻漸變?yōu)殚_(kāi)豎縫剪力墻,有效避免了小剪跨比鋼筋混凝土剪力墻發(fā)生脆性剪切破壞.與傳統(tǒng)小剪跨比剪力墻相比,STLW剪力墻的變形能力及耗能性能顯著提高. 經(jīng)合理設(shè)計(jì),其極限位移可提高約50%,黏滯阻尼系數(shù)提高約2倍.STLW剪力墻承載力計(jì)算值與試驗(yàn)結(jié)果較符合,拉壓桿-滑移模型能較好地反映STLW剪力墻受力機(jī)理.
剪力墻;小剪跨比;鋼管;剪切破壞;抗震性能
鋼筋混凝土剪力墻具有承載力高、剛度大等優(yōu)點(diǎn).作為高層建筑結(jié)構(gòu)體系主要抗側(cè)力構(gòu)件,在水平荷載作用下,剪力墻承受較大剪力,尤其在高層或超高層建筑結(jié)構(gòu)底部,其剪跨比一般較小,故應(yīng)提高剪力墻結(jié)構(gòu)受剪性能,避免其發(fā)生脆性剪切破壞.
文獻(xiàn)[1-2]研究表明,剪跨比對(duì)剪力墻受力性能影響較大,剪跨比小于1的剪力墻在軸壓力及水平力作用下,以剪切變形為主,墻肢易發(fā)生剪切破壞,且破壞過(guò)程無(wú)明顯征兆.為改善剪力墻抗震性能,文獻(xiàn)[3]提出了帶豎縫剪力墻,避免發(fā)生脆性剪切破壞,但其彈性剛度及承載力明顯下降.在此基礎(chǔ)上,發(fā)展出豎縫內(nèi)填耗能元件剪力墻[4]、帶暗支撐雙功能剪力墻[5]、冷彎薄壁型鋼增強(qiáng)混凝土剪力墻[6]及多排豎縫鋼板剪力墻[7]等.文獻(xiàn)[8-9]采用斜向分布配筋方式,充分發(fā)揮分布鋼筋的抗剪作用,有效提高了剪力墻試件的耗能能力.
針對(duì)小剪跨比剪力墻的受力特點(diǎn),本文提出了一種內(nèi)置鋼管組合剪力墻(STLW剪力墻). 與傳統(tǒng)型鋼及鋼管混凝土剪力墻[10-11]不同,該剪力墻在鋼管外側(cè)沿剪力墻厚度方向不設(shè)置約束箍筋,使其成為受力薄弱區(qū)域. 在水平荷載作用下,內(nèi)置鋼管表面與外圍混凝土之間發(fā)生黏結(jié)滑移,在墻肢中部形成豎向裂縫帶,將整截面墻漸變?yōu)閹жQ縫剪力墻,從而改善了小剪跨比剪力墻的抗震性能,避免脆性剪切破壞發(fā)生. 通過(guò)試驗(yàn)研究了STLW剪力墻在低周反復(fù)加載下的受力性能,并對(duì)其受力機(jī)理進(jìn)行分析.
1.1 試件設(shè)計(jì)與制作
試驗(yàn)試件編號(hào)為L(zhǎng)W-1,STLW-2,STLW-3,STLW-4,試件截面尺寸為1 200 mm×150 mm,剪跨比為1.0,軸壓比為0.12.其中,試件LW-1為RC剪力墻試件;試件STLW-2截面中部配置單根鋼管;試件STLW-3,STLW-4截面中部配置2根鋼管;與STLW-3相比,試件STLW-4水平分布鋼筋配筋率減少20%,其余參數(shù)相同.試件頂部設(shè)鋼筋混凝土加載梁,剪力墻試件尺寸見(jiàn)圖1.試件STLW-2~STLW-4墻肢中部設(shè)置鋼管,其尺寸為φ89 mm×3.5 mm.為了驗(yàn)證截面中部?jī)?nèi)置鋼管的作用,試件配筋均按強(qiáng)彎弱剪設(shè)計(jì).試件截面尺寸及配筋見(jiàn)圖2.
圖1 試件尺寸(單位:mm)
(a) LW-1
(b) STLW-2
(c) STLW-3
(d) STLW-4
1.2 材料力學(xué)性能
預(yù)先確定試件混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C30.澆筑試驗(yàn)試件時(shí)預(yù)留混凝土標(biāo)準(zhǔn)立方體試塊,試驗(yàn)當(dāng)天實(shí)測(cè)的4個(gè)試件立方體抗壓強(qiáng)度平均值分別為36.2,38.8,40.2,41.9 MPa,鋼管內(nèi)混凝土立方體抗壓強(qiáng)度平均值為39.1 MPa.試驗(yàn)所用鋼管及鋼筋鋼材強(qiáng)度實(shí)測(cè)值見(jiàn)表1.
表1 鋼筋和鋼管強(qiáng)度實(shí)測(cè)值
1.3 加載裝置及測(cè)試
試驗(yàn)加載裝置見(jiàn)圖3.試驗(yàn)時(shí)首先施加豎向荷載,分2~3次施加至預(yù)定荷載,然后施加往復(fù)水平荷載.
試驗(yàn)采用位移控制加載.在彈性階段,以1 mm為步長(zhǎng),進(jìn)行單循環(huán)加載.定義推為正向,拉為反向.當(dāng)試件開(kāi)裂后,以2 mm為步長(zhǎng),每級(jí)荷載循環(huán)3次.試驗(yàn)測(cè)試內(nèi)容主要包括試件荷載-位移滯回曲線、鋼筋及鋼管應(yīng)變、墻體裂縫等.
圖3 試件加載裝置示意圖
2.1 試件破壞過(guò)程
對(duì)于試件LW-1,加載至正向2 mm時(shí),試件受拉端底部出現(xiàn)細(xì)微水平裂縫;加載至正向5 mm時(shí),試件對(duì)角位置突然出現(xiàn)一條斜向裂縫;反向加載至5 mm時(shí),對(duì)應(yīng)位置處出現(xiàn)另一條斜裂縫;繼續(xù)加載至12 mm,斜裂縫發(fā)展較快,試件主斜裂縫貫通,此時(shí)試件達(dá)到峰值荷載; 控制位移達(dá)到16 mm時(shí),主斜裂縫急劇變寬,混凝土剝落,墻肢腹板主斜裂縫處混凝土塊體剝落,承載力迅速下降,試件突然破壞.
試件STLW-2~試件STLW-4的破壞過(guò)程及破壞形態(tài)相似,僅以試件STLW-3為例進(jìn)行說(shuō)明.加載初期,試件STLW-3受拉端底部出現(xiàn)水平裂縫并斜向發(fā)展;加載至6 mm時(shí),試件內(nèi)置鋼管處混凝土表面劈裂,沿內(nèi)置鋼管處短斜裂縫不斷發(fā)展(見(jiàn)圖4(a));加載至10 mm時(shí),試件內(nèi)置鋼管處混凝土剝落,2條豎向宏觀裂縫將整截面剪力墻分割為Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ三個(gè)部分(見(jiàn)圖4(b)),此時(shí)試件達(dá)到峰值荷載;加載至20 mm時(shí),試件角部混凝土剝落,縱向鋼筋屈服,水平承載力下降緩慢,當(dāng)水平荷載加載至峰值荷載的70%時(shí),試驗(yàn)停止.與試件STLW-3相比,試件STLW-2截面配置單根鋼管,截面出現(xiàn)一條宏觀豎向裂縫.試件STLW-2~試件STLW-4的最終破壞形態(tài)及裂縫分布見(jiàn)圖5.
(a) 鋼管處豎向裂縫
(b) 峰值荷載時(shí)墻體裂縫
(a) LW-1
(b) STLW-2
(c) STLW-3
(d) STLW-4
2.2 破壞現(xiàn)象分析
根據(jù)試件破壞形態(tài)分析,試件LW-1最終發(fā)生剪切破壞.在水平剪力作用下,試件墻肢腹板形成主斜裂縫.隨著荷載的增加,主斜裂縫處混凝土剝落,試件發(fā)生沿主斜裂縫的剪切破壞,延性較差.
對(duì)于試件STLW-2~試件STLW-4,加載初期,試件處于彈性階段,表現(xiàn)為整截面墻受力特性.由于內(nèi)置鋼管外側(cè)沿剪力墻厚度方向未設(shè)置約束鋼筋,內(nèi)置鋼管表面與外圍混凝土之間發(fā)生黏結(jié)滑移,在反復(fù)荷載作用下,內(nèi)置鋼管處混凝土不斷剝落,墻肢腹板處形成豎向裂縫.STLW剪力墻內(nèi)置鋼管抑制了腹板主斜裂縫的發(fā)展,試件破壞范圍由墻肢中部向角部發(fā)展,試件受壓區(qū)內(nèi)混凝土酥松、剝落,縱向受力鋼筋屈服.在水平荷載作用下,STLW剪力墻由整截面墻漸變?yōu)閹жQ縫剪力墻.STLW剪力墻可通過(guò)內(nèi)置鋼管表面與混凝土之間的摩擦滑移耗散能量,試件承載力下降緩慢,避免了脆性剪切破壞的發(fā)生.
3.1 荷載-位移滯回特性
圖6為試件的荷載-位移(P-Δ)滯回曲線.由圖可見(jiàn),峰值荷載后,試件LW-1的滯回曲線穩(wěn)定性差,承載力衰減嚴(yán)重,試件突然破壞.試件STLW-2~試件STLW-4的滯回曲線明顯比試件LW-1穩(wěn)定,極限位移較大.與試件STLW-2相比,試件STLW-3的滯回曲線更為飽滿,所能經(jīng)受循環(huán)次數(shù)更多,耗能能力更強(qiáng).試件STLW-4的水平分布鋼筋配筋率小于試件LW-1,但其滯回曲線仍較試件LW-1平穩(wěn),達(dá)到峰值承載力后,隨加載位移的增大仍能繼續(xù)承載.由此可知,內(nèi)置鋼管表面與混凝土之間產(chǎn)生了摩擦滑移,從而使得小剪跨比RC剪力墻滯回性能得到了明顯的改善.
(a) LW-1
(b) STLW-2
(c) STLW-3
(d) STLW-4
3.2 骨架曲線
根據(jù)試件荷載-位移滯回曲線繪制出骨架曲線,結(jié)果見(jiàn)圖7.
圖7 骨架曲線
由圖7可知,截面是否配置鋼管對(duì)小剪跨比RC剪力墻試件的骨架曲線形狀有明顯影響.試件STLW-2~試件STLW-4在峰值承載力后存在承載力緩慢下降的延性承載階段,其中,試件STLW-3具有明顯的延性承載階段.
3.3 試件特征點(diǎn)
各試件特征點(diǎn)荷載及相應(yīng)位移值見(jiàn)表2.通過(guò)對(duì)比分析,可以得出以下規(guī)律:
1) 在彈性階段,STLW剪力墻開(kāi)裂荷載無(wú)明顯下降,受力性能與整截面墻相同.
2) 試件STLW-2~試件STLW-4的峰值荷載均略低于試件LW-1,表明STLW剪力墻墻肢中部形成明顯豎向裂縫后,試件峰值承載力較整截面墻略有降低.與試件LW-1相比,試件STLW-2的峰值承載力下降程度更小,試件STLW-4的下降程度更大.試件STLW-4截面配置2根鋼管,墻肢中部形成多條豎向裂縫后峰值承載力偏低.其余參數(shù)相同的情況下,水平分布鋼筋數(shù)量較多的試件承載力較高.
3) 試件STLW-3的極限位移最大,較試件LW-1提高約50%. 這表明STLW剪力墻延性及變形能力較好,與截面中部配置單根鋼管的形式相比,截面中部均勻配置鋼管的形式對(duì)于提高小剪跨比RC剪力墻變形能力更為有效.
3.4 鋼管及鋼筋應(yīng)變分析
提取各剪力墻試件距墻體底部500 mm截面處水平分布鋼筋應(yīng)變?chǔ)舎,結(jié)果見(jiàn)圖8(a). 由圖可知,試件LW-1發(fā)生剪切破壞,其水平分布鋼筋應(yīng)變值較大,達(dá)到2.5×10-3.試件STLW-2~試件STLW-4的水平分布鋼筋應(yīng)變值為1.0×10-3~1.5×10-3.
試件邊緣約束區(qū)縱向鋼筋應(yīng)變值如圖8(b)所示.由圖可知,相同荷載下,試件STLW-2的縱向鋼筋應(yīng)變值較試件LW-1大,在加載后期,試件STLW-2的縱向鋼筋應(yīng)變值超過(guò)3.0×10-3,表明STLW剪力墻邊緣約束區(qū)縱向鋼筋屈服.
表2 試件特征點(diǎn)參數(shù)
注:Pcr為開(kāi)裂荷載;Pm為峰值荷載;Δm為峰值荷載位移;Pu為極限荷載;Δu為極限位移;he為等效黏滯阻尼系數(shù).
(a) 水平分布鋼筋
(b) 縱向鋼筋
試件STLW-2鋼管的應(yīng)變布置位置與墻底距離u=250,500,750,1 000 mm時(shí)應(yīng)變測(cè)量結(jié)果見(jiàn)圖9.由圖可見(jiàn),隨水平荷載的施加,鋼管應(yīng)變逐漸增大,鋼管中部應(yīng)變值大于鋼管兩端應(yīng)變值;試件達(dá)到峰值荷載后,鋼管環(huán)向應(yīng)變值迅速增大,表明加載后期內(nèi)置鋼管能夠抵抗水平荷載及抑制腹板主斜裂縫的發(fā)展.
3.5 耗能能力
試驗(yàn)加載階段的荷載-位移滯回曲線包圍面積反映了結(jié)構(gòu)吸收能量的大小(見(jiàn)圖10).采用等效黏滯阻尼系數(shù)he對(duì)結(jié)構(gòu)耗能性能進(jìn)行評(píng)價(jià),其計(jì)算公式為
(1)
(a) 縱向應(yīng)變-荷載曲線
(b) 環(huán)向應(yīng)變-荷載曲線
式中,SABC和SCDA為滯回環(huán)的面積,反映了塑性耗能的大小;SBOE和SDOF為圖10中三角形的面積,反映了彈性應(yīng)變能的大小.
圖10 等效黏滯阻尼系數(shù)計(jì)算示意圖
按照式(1)計(jì)算得到各試件極限點(diǎn)的he,結(jié)果見(jiàn)表2.由表可見(jiàn),試件LW-1極限點(diǎn)處he僅為0.06,耗能能力較差; 試件STLW-2~試件STLW-4極限點(diǎn)處he∈[0.103,0.127].通過(guò)在截面中部設(shè)置鋼管,黏滯阻力系數(shù)提高約2倍,加載后期,STLW剪力墻試件仍可穩(wěn)定承載,極限點(diǎn)處黏滯阻尼系數(shù)值較高,避免了脆性剪切破壞的發(fā)生,從而實(shí)現(xiàn)大震不倒的性能目標(biāo).
3.6 剛度退化
各試件剛度隨位移加載幅值變化關(guān)系曲線見(jiàn)圖11.由圖可知,加載前期試件的初始剛度值基本一致. 試件LW-1、試件STLW-2、試件STLW-3、試件STLW-4極限點(diǎn)的割線剛度分別為初始剛度的28.0%,20.7%,15.5%,21.4%.這表明相比于傳統(tǒng)帶豎縫剪力墻,STLW剪力墻的抗側(cè)剛度與整截面墻沒(méi)有明顯差異.在試驗(yàn)加載后期,當(dāng)墻肢中部形成明顯豎向裂縫后,STLW剪力墻試件剛度略有降低,但降低程度較小.
圖11 剛度退化曲線
3.7 承載力退化
試件在反復(fù)加載過(guò)程中,某一級(jí)位移幅值下,隨著循環(huán)次數(shù)的增加,試件承載能力逐漸降低.試件承載力退化系數(shù)計(jì)算公式為
(2)
式中,ηj為第j級(jí)加載的承載力退化系數(shù);Pi,j為第j級(jí)加載幅值下第i次循環(huán)最大水平承載力.
試件承載力退化曲線見(jiàn)圖12.由圖可見(jiàn),隨著水平加載位移的增大,試件LW-1腹板形成主斜裂縫后,承載力退化系數(shù)迅速降低; STLW剪力墻試件墻肢中部設(shè)置的鋼管抑制了腹板主斜裂縫發(fā)展,導(dǎo)致承載力退化緩慢.
4.1 拉壓桿-滑移模型
在水平荷載作用下,STLW剪力墻由整截面墻漸變?yōu)殚_(kāi)豎縫剪力墻. 基于這種受力特點(diǎn),本文采用拉壓桿-滑移模型分析STLW剪力墻受剪承載力.拉壓桿-滑移模型以軟化拉壓桿模型[12]為基礎(chǔ),考慮STLW剪力墻開(kāi)裂后內(nèi)置鋼管表面與混凝土之間摩擦作用,STLW剪力墻混凝土壓桿模型示意圖見(jiàn)圖13. 圖中,Vwh為水平力;Vwv為豎向力;Cd為斜向壓力;H為水平剪力作用點(diǎn)到墻體基礎(chǔ)的距離;lh為墻底力偶的力臂;θ為對(duì)角壓桿與水平軸夾角[12];L為對(duì)角壓桿滑移面長(zhǎng)度;D為斜壓桿壓力,其水平及豎向分力分別為Dh和Dv,其中Dv引起剪切滑移面剪切破壞.
圖12 承載力退化曲線
圖13 STLW剪力墻混凝土壓桿模型示意圖
采用剪切滑移面的拉壓桿-滑移模型[13]計(jì)算STLW剪力墻直剪承載力,模型示意圖見(jiàn)圖14.圖中,α為混凝土破壞時(shí)主壓應(yīng)力傾角,可取為STLW剪力墻試件初始斜裂縫傾角,試驗(yàn)測(cè)得α=40°;θ1為混凝土剪切滑移面斜壓桿傾角,且tanα=2tanθ1.
對(duì)于STLW剪力墻,平行于剪切滑移面的鋼筋對(duì)剪切強(qiáng)度沒(méi)有影響,剪切滑移面的水平拉桿拉力為0,因此該模型傳力機(jī)制不包括水平傳力機(jī)制,僅有對(duì)角和垂直傳力機(jī)制.
圖14 剪切滑移面拉壓桿-滑移模型示意圖
STLW剪力墻受剪承載力Vws包括剪切滑移面直剪承載力Vc及內(nèi)置鋼管表面與混凝土之間接觸摩擦力Vs(見(jiàn)圖15).
圖15 鋼管與混凝土接觸摩擦面示意圖
STLW剪力墻剪切滑移面直剪承載力Vc為
(3)
采用拉壓桿-滑移模型計(jì)算時(shí),混凝土軟化系數(shù)ζ為[13]
(4)
STLW剪力墻剪切滑移面對(duì)角壓桿有效截面積Astr為
Astr=awb
(5)
根據(jù)拉壓桿-滑移模型,對(duì)角壓桿滑移面長(zhǎng)度L的計(jì)算公式為
(6)
式中,aw1為整截面墻對(duì)角壓桿高度[12].
STLW剪力墻內(nèi)置鋼管表面與混凝土之間接觸摩擦力Vs為
Vs=Dhμδ1
(7)
式中,δ1=d/b為摩擦面計(jì)算系數(shù);μ為內(nèi)置鋼管與混凝土之間的摩擦系數(shù),根據(jù)鋼管表面粗糙程度不同,μ可取0.2~0.6,本文取μ=0.3[15].
由此可得,STLW剪力墻受剪承載力Vws為
Vws=Vc+Vs
(8)
4.2 計(jì)算流程
根據(jù)4.1節(jié)中的分析,采用拉壓桿-滑移模型計(jì)算STLW剪力墻受剪承載力步驟如下:
① 設(shè)定計(jì)算起始承載力Vc1,計(jì)算D及其水平分力Dh.
② 根據(jù)式(3)計(jì)算Vc.若Vc1≠Vc,則Vc1=Vc1+ΔV,轉(zhuǎn)到步驟①;否則,輸出結(jié)果Vc.
③ 根據(jù)式(7)計(jì)算鋼管與混凝土表面接觸摩擦力Vs.
④ 根據(jù)式(8)計(jì)算STLW剪力墻受剪承載力Vws.
采用拉壓桿-滑移模型對(duì)STLW剪力墻試件承載力進(jìn)行計(jì)算.對(duì)于LW-1試件,仍采用軟化拉壓桿模型計(jì)算其承載力.各試件承載力計(jì)算值與試驗(yàn)值對(duì)比見(jiàn)表3.表中,Vws,test為試件承載力試驗(yàn)值;Vws,calc為試件承載力計(jì)算值.
表3 試件承載力計(jì)算值與試驗(yàn)值對(duì)比
由表3可知,試件承載力計(jì)算值與試驗(yàn)值較為吻合,且偏于安全,表明拉壓桿-滑移模型能較好地反映STLW剪力墻受力機(jī)理.
1) STLW剪力墻試件破壞機(jī)理不同于普通小剪跨比RC剪力墻. 在水平往復(fù)載作用下,內(nèi)置鋼管表面與混凝土之間發(fā)生黏結(jié)滑移破壞,形成豎向宏觀裂縫,內(nèi)置鋼管抑制STLW剪力墻腹板主斜裂縫發(fā)展,使STLW剪力墻由整截面墻漸變?yōu)閹жQ縫剪力墻,從而提高了小剪跨比RC剪力墻的變形能力.
2) 針對(duì)試件延性、承載力、耗能能力、剛度退化規(guī)律的研究結(jié)果表明,與普通小剪跨比RC剪力墻相比,STLW剪力墻抗側(cè)剛度無(wú)明顯降低,峰值承載力略有降低,但其變形及耗能能力明顯更優(yōu). 實(shí)際工程設(shè)計(jì)時(shí),對(duì)于剪跨比較小剪力墻可借鑒本文提出的構(gòu)造形式,從而提高剪力墻結(jié)構(gòu)的抗震性能.
3) 采用拉壓桿-滑移模型對(duì)STLW剪力墻承載力進(jìn)行分析,所得計(jì)算值與試驗(yàn)值較吻合,且偏于安全,表明拉壓桿-滑移模型能較好地反映STLW剪力墻受力機(jī)理.
References)
[1]方鄂華. 高層建筑鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)概念設(shè)計(jì) [M].2版. 北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2014:160-162.
[2]梁興文,白亮,楊紅樓. 型鋼高性能混凝土剪力墻抗震性能試驗(yàn)研究[J]. 工程力學(xué),2010,27(10):131-137. Liang Xingwen,Bai Liang,Yang Honglou. Experimental study on the seismic performance of steel high performance concrete shear walls[J].EngineeringMechanics,2010,27(10): 131-138.(in Chinese)
[3]武藤清. 結(jié)構(gòu)物動(dòng)力設(shè)計(jì) [M]. 騰家祿,等譯. 北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社,1984: 88-91.
[4]蔣歡軍,呂西林.新型耗能剪力墻模型低周反復(fù)荷載試驗(yàn)研究 [J]. 世界地震工程,2000,16(3): 63-67.DOI:10.3969/j.issn.1007-6069.2000.03.012. Jiang Huanjun,Lü Xilin. Experimental study on a new tpye of energy dissipation shear wall model under cyclic loading[J].WorldInformationonEarthquakeEngineering,2000,16(3): 63-67.DOI:10.3969/j.issn.1007-6069.2000.03.012.(in Chinese)
[5]曹萬(wàn)林,張建偉, 崔立長(zhǎng), 等. 鋼筋混凝土帶暗支撐雙功能低矮剪力墻抗震性能試驗(yàn)研究[J]. 建筑結(jié)構(gòu)學(xué)報(bào),2003,24(1): 46-53. DOI:10.3321/j.issn:1000-6869.2003.01.008. Cao Wanlin,Zhang Jianwei, Cui Lichang, et al. Experimental study of seismic behavior of low-rise double-function RC shear wall with concealed bracings[J].JournalofBuildingStructures,2003,24(1): 46-53. DOI:10.3321/j.issn:1000-6869.2003.01.008.(in Chinese)
[6]初明進(jìn),馮鵬,葉列平,等. 不同構(gòu)造措施的冷彎薄壁型鋼混凝土剪力墻抗剪性能試驗(yàn)研究[J]. 工程力學(xué),2011,28(8):45-55. Chu Mingjin,Feng Peng,Ye Lieping,et al. Experimental study on shear behaviors of cold-formed thin-walled steel reinforced concrete shear walls with different details[J].EngineeringMechanics, 2011,28(8): 45-55.(in Chinese)
[7]He L, Togo T, Hayashi K, et al. Cyclic behavior of multirow slit shear walls made from low-yield-point steel[J].JournalofStructuralEngineering, 2016, 142(11): 04016094. DOI:10.1061/(asce)st.1943-541x.0001569.
[8]Shaingchina S,lukkunaprasit P,Wood S L. Influence of diagonal web reinforcement on cyclic behavior of structural walls[J].EngineeringStructures,2007,29(4): 498-510. DOI:10.1016/j.engstruct.2006.05.016.
[9]張建偉,吳蒙捷,曹萬(wàn)林,等. 配置斜筋單排配筋混凝土雙肢剪力墻抗震性能試驗(yàn)研究[J]. 建筑結(jié)構(gòu)學(xué)報(bào),2016,37(5):201-207.DOI:10.14006/j.jzjgxb.2016.05.023. Zhang Jianwei,Wu Mengjie,Cao Wanlin,et al. Experimental study on seismic behavior of RC coupled shear walls with single row of steel bars and inclined reinforcement[J].JournalofBuildingStructures,2016,37(5):201-207.DOI:10.14006/j.jzjgxb.2016.05.023.(in Chinese)
[10]白亮,周天華,梁興文,等. 鋼管約束高強(qiáng)混凝土剪力墻抗震性能試驗(yàn)研究[J]. 土木工程學(xué)報(bào),2014,47(5):9-17. Bai Liang,Zhou Tianhua,Liang Xingwen,et al. Experimental study on the seismic behavior of steel stub confined high-strength concrete shear walls [J].ChinaCivilEngineeringJournal,2014,47(5): 9-17.(in Chinese)
[11]方小丹,韋宏,劉慶輝. 鋼管高強(qiáng)混凝土剪力墻抗震性能試驗(yàn)研究[J]. 建筑結(jié)構(gòu)學(xué)報(bào),2015,36(9): 1-8. DOI:10.14006/j.jzjgxb.2015.09.001. Fang Xiaodan,Wei Hong,Liu Qinghui. Experimental study on seismic behavior of shear walls with steel tube-confined high strength concrete[J].JournalofBuildingStructures,2015,36(9):1-8. DOI:10.14006/j.jzjgxb.2015.09.001.(in Chinese)
[12]Hwang S J, Fang W H, Lee H J, et al. Analytical model for predicting shear strength of squat walls[J].JournalofStructuralEngineering, 2001, 127(1): 43-50. DOI:10.1061/(asce)0733-9445(2001)127:1(43).
[13]Hwang S J, Yu H W, Lee H J. Theory of interface shear capacity of reinforced concrete[J].JournalofStructuralEngineering, 2000, 126(6): 700-707. DOI:10.1061/(asce)0733-9445(2000)126:6(700).
[14]Hwang S J,Lee H J. Strength prediction for discontinuity regions by softened strut-and-tie model[J].JournalofStructuralEngineering, 2002, 128(12): 1519-1526. DOI:10.1061/(asce)0733-9445(2002)128:12(1519).
[15]Baltay P, Gjelsvik A. Coefficient of friction for steel on concrete at high normal stress[J].JournalofMaterialsinCivilEngineering, 1990, 2(1): 46-49. DOI:10.1061/(asce)0899-1561(1990)2:1(46).
Experimental study on seismic behaviors of steel stub filled composite shear walls with low aspect ratio
Bai Liang Zhou Tianhua Xie Pengfei Luo Wei
(School of Civil Engineering,Chang’ an University, Xi’ an 710061, China)
To study the seismic behaviors of steel stub filled composite shear walls with low aspect ratio(STLW shear walls),the cyclic horizontal load experiments were carried out for the STLW shear wall specimens. The failure pattern,failure mechanism,deformability,energy dissipation capacity, stiffness and rigidity degeneration of the specimens were analyzed. Then, the capacity of the STLW shear walls was studied by using the softened strut-and-slip mode. The experimental results show that under the horizontal loads, the STLW shear walls can be transformed from the entire shear walls into the walls with vertical slits so that the shear failure of specimens can be avoided. Compared with the traditional shear walls with the low aspect ratio,the deformability and energy dissipation capacity of the STLW shear walls are improved. With proper construction,the ultimate drift ratio and the viscous damping factor increase by about 50% and 2 times,respectively.The calculation results for the capacity of the STLW shear walls are in good agreement with the experimental results. The softened strut-and-slip model can reflect the shear behavior of the STLW shear walls.
shear wall; low aspect ratio; steel tube; shear failure; seismic behavior
10.3969/j.issn.1001-0505.2017.03.022
2016-09-27. 作者簡(jiǎn)介: 白亮(1981—),男,博士,副教授,bailiang2000@aliyun.com.
國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(51208058)、中國(guó)博士后科學(xué)基金特別資助項(xiàng)目(2012T50790)、陜西省自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(2014JM7294).
白亮,周天華,謝鵬,等.小剪跨比內(nèi)置鋼管組合剪力墻抗震性能試驗(yàn)研究[J].東南大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2017,47(3):545-552.
10.3969/j.issn.1001-0505.2017.03.022.
TU398.2
A
1001-0505(2017)03-0545-08