loading型钢–钢板混凝土组合墙抗震性能试验研究1)
王 来2) 马江霖 李 昕 王金鑫
【摘 要】摘要 提出一种型钢–钢板混凝土组合墙，为了研究其抗震性能，设计制作该形式的型钢–钢板混凝土组合墙进行拟静力试验。通过改变试件的轴压比、剪跨比，研究其在低周往复载荷作用下的受力机理、滞回性能、刚度退化及耗能能力等。试验结果表明：试件的破坏形态为压弯破坏，组合墙两端方钢管正面及侧面发生撕裂，两侧底部钢板屈曲严重，混凝土压溃；随着轴压比减小，试件具有更好的塑性变形能力和耗能能力，剪跨比对组合墙的抗震性能影响较小。
【期刊名称】力学与实践 【年(卷),期】2019(041)002 【总页数】7
【关键词】关键词 型钢–钢板混凝土组合墙，抗震性能，拟静力试验，轴压比，剪跨比
2018–11–02收到第1稿，2019–02–25收到修改稿。
1)国家自然科学基金(51178259)和山东省重点研发计划项目(2018GSF122006)资助。
引用格式：王来,马江霖,李昕等.型钢–钢板混凝土组合墙抗震性能试验研究.力学与实践,2019,41(2):145-151 Wang Lai,Ma Jianglin,Li Xin,et al.Experimental study of seismic performance of section steel-steel plate concrete composite wall.Mechanics in Engineering,2019,41(2):145-151
剪力墙作为有效的抗侧力构件，在高层建筑中占有举足轻重的地位。为适应高
层装配式住宅建筑的发展，传统的钢筋混凝土剪力墙结构由于其自身建筑使用功能的缺陷，已不再完全符合人们对高品质居住建筑的要求。装配式剪力墙作为一种新型结构体系，具有抗震性能好、用钢量少、墙体厚度薄、自重轻等优点。国家先后出台大量政策，鼓励发展装配式剪力墙结构。陈建伟等[1-2]较早提出了把带型钢边框的组合剪力墙引入装配式结构的理念，并完成了3个2层单跨缩尺比为1:3的带水平缝钢混凝土剪力墙拟静力试验。纪晓东等[3]对5个钢管双钢板混凝土组合剪力墙试件进行了低周反复载荷的试验研究，分析了不同参数对试件受力性能的影响。Emori[4]针对内置横向和纵向加劲肋的双层钢板混凝土组合墙进行轴压和抗剪性能的试验研究。
本文在已有相关试验和理论研究的基础上[5-8]，提出了一种装配式型钢钢板混凝土组合剪力墙。为研究其抗震性能，设计制作该形式的组合剪力墙试件，通过低周反复载荷作用下的试验研究，揭示了该体系的受力性能、破坏形式、承载能力和塑性变形能力等，分析了关键参数对结构抗震性能的影响，旨在为型钢钢板混凝土组合剪力墙结构的设计提供参考。
1 试验概况
1.1 试验设计与制作
设计加工了型钢–钢板混凝土组合剪力墙缩尺模型，缩尺比例为1/2，试件编号为CSW01-CSW03，试件的变化参数为剪跨比及轴压比。剪跨比计算公式为 式中，Hsw为组合剪力墙的高度，Bsw为组合剪力墙的宽度。剪跨比取值为1.48到2。轴压比计算公式为
式中，N为重力载荷代表值；fc为混凝土抗压强度设计值；fy为钢材屈服强度设计值；Ac为混凝土部分的截面面积；As为钢骨部分截面面积，包括方钢管、
工字钢、连接钢板3个部分。轴压比取值为0.4～0.6。试件主要变化参数如表1所示。
截面均为一字型，试件高度为1600mm，长度为800mm～1080mm，试件厚度为80mm。组合墙体两端设有80mm×80mm的钢管混凝土柱做为其约束边缘构件，墙体中部设有竖向通长的工字钢，工字钢尺寸为80mm×80mm×3mm，工字钢与端柱方钢管之间通过多对前后钢板焊接连接，钢板厚度均为3mm。为保证在加载过程中墙体与加载梁、基础梁的连接性能，试件在基础梁及加载梁处各有300mm、250mm的深入锚固端，同时在锚固范围内墙体四周设有端板及加劲肋。截面尺寸及构造详图如图1所示，试件制作如图2所示。 1.2 材料力学特性
混凝土设计强度为C40，对现场组合墙墙体进行浇筑时，提前预留混凝土立方体标准试块，并与试件在相同条件下进行养护。
按照GB/T 50081-2002《普通混凝土力学性能试验方法标准》[9]规定，得到混凝土立方体抗压强度实测值fy。混凝土轴心抗压强度按GB50010-2010《混凝土结构设计规范》[10]相关公式计算。混凝土轴心抗压强度为
式中，αc1为棱柱体抗压强度与立方体抗压强度之比，αc2为高强混凝土脆性折减系数，对C40混凝土，αc1=0.76，αc2=1。 混凝土轴心抗压强度标准值为 混凝土轴心抗拉强度标准值为 混凝土弹性模量为
混凝土破坏如图3所示，混凝土强度见表2。