圆钢管混凝土边框多重组合低矮剪力墙的抗震性能

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发布时间：2021-09-05

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圆钢管混凝土边框多重组合低矮
剪力墙的抗震性能
张建伟，杨亚彬，曹万林，董宏英
(北京工业大学建筑工程学院，北京 100124)
摘要：为了解钢管混凝土边框内藏铜桁架剪力墙这种新型多重组合剪力墙的抗震性能，进行了3个
剪跨比为1．0的低矮剪力墙低周反复荷载试验，包括1个普通混凝土剪力墙、1个圆钢管混凝土边
框剪力墙和1个圆钢管混凝土边框内藏钢桁架剪力墙；对比分析了3个低矮剪力墙的实测承栽力、
延性、刚度及其退化过程、滞回特性、耗能能力及破坏特征；使用简化力学模型计算了各剪力墙的承
载力，计算结果与试验结果吻合较好。结果表明：圆钢管混凝土边框内藏钢桁架低矮剪力墙的抗震
性能比普通混凝土低矮剪力墙显著提高，比圆钢管混凝土边框低矮剪力墙明显提高。
关键词：圆钢管混凝土柱；钢桁架；低矮剪力墙；抗震性能；承载力
中图分类号：TU352．1 文献标志码：A
Seismic Performance of Composite Low-rise Shear W all with Concrete-filled
Round Steel Tube C：olumns and Concealed Steel Tfusses
ZHANG Jian—wei，YANG Ya—bin，CA()W an—lin，DONG Hong—ying
(School of Architecture and Civil Engineering，Beijng University of Technology，Beijing 100124，China)
Abstract：In order to ascertain the seismic performance of the proposed new kind of concrete—
filled—steel—tube—column shear wal1．an experiment was carried out on three IOW—rise shear walls
with a shear—span ratio of 1．0，including one traditional reinforced concrete(RC)shear wall，one
composite shear wall with concrete—filled round steel tube columns，and one composite shear wall
with concrete—filled round steel tube columns and concealed stee1 trusses．Based on the data from
this experiment，the load—carrying capacity，ductility， stiffness and its attenuation，hysteretic
property， energy dissipation and failure characteristic of each shear wall were contrastively
analyzed．The calculated results obtained from the simplified mechanical model were in good
agreem ent with those from the experim ent．The results show that the seism ic performance of the
composite shear wall with concrete—filled round steel tube columns and concealed steel trusses is
increased significantly over traditional reinforced concrete shear walls，while at the same time，it
shows a significant improvement over composite shear walls with concrete—filled round steel tube
colum ns．
Key words：concrete—filled round steel tube column；steel truss；low—rise shear wall；seismic per—
form ance：load—carrying capacity
收稿日期：2011 04 19
基金项目：国家自然科学基金项目(50878007)；北京市科技重大项目(D08050603720000)；
北京市教委科技计划重点项目(KZ200910005008)
作者简介：张建伟(1971-)，男，河北丰润人，副教授，工学博士，博士后，E mail：zhangjw@bjut．edu．cn。
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24 建筑科学与工程学报 2011丘
O 引吾
近年来大地震频发，引起建筑物大量倒塌，给人
类带来了巨大灾难，如何提高建筑物的抗震能力成
为社会各界十分关注的问题。在高层建筑结构中，
剪力墙及核心筒是抗震的关键构件，往往承担着建
筑结构的大部分水平地震作用。但普通钢筋混凝土
剪力墙的延性和耗能能力一般较差，对整体结构的
抗震十分不利。为了改善剪力墙的抗震性能，各国
学者提出了一些新型组合剪力墙，并进行了相应的
试验研究与分析口 ]。钢管混凝土边框内藏钢桁架
剪力墙，是将钢管混凝土柱和内藏钢桁架剪力墙的
优势进行组合，具有多道抗震防线，已在中国的一些
大型复杂和超高层建筑中应用。为了解该新型多重
组合剪力墙体系中圆钢管混凝土边框低矮墙的抗震
性能，本文中笔者进行了3个剪力墙模型的低周反
复荷载试验研究。
1 模型设计
以某工程核心筒的墙肢为原型，设计了3个剪
力墙试验模型，模型按1：5缩尺，剪跨比为1．0，轴
压比设计值为0．35，墙体厚140 mm。模型分别为
普通混凝土低矮剪力墙SW1、圆钢管混凝土边框低
矮剪力墙SW2和圆钢管混凝土边框内藏钢桁架低
矮剪力墙SW3。SW1按抗震等级为特一级的剪力
墙设计；SW2边框柱的钢管为直径159 mm、厚度
3．7 mm 的圆钢管，剪力墙与圆钢管界面使用Q235
槽形型钢弯成的U 形连接键(伸入墙50 mm，墙厚
方向76 mm，高28 ram)连接，其净间距为32 mm。
SW3的边框柱和U形连接键与SW2相同，剪力墙
板内设置x形钢支撑，钢支撑使用一字形钢板，其
截面尺寸为92 mm×12 mm。钢支撑两端与钢管焊
接，钢支撑交叉处用连接板焊接。SW2和SW3的
钢管边框顶部均与内藏钢横梁焊接，以便形成钢框
架和钢桁架。模型的配筋及配钢如图1所示。各模
型均使用C5O商品混凝土浇筑，实测的混凝土立方
体抗压强度为52 MPa，弹性模量为35 GPa。钢筋
及钢管的实测材料力学性能见表1。
2 测试方案
试验采用低周反复加载方式。水平加载之前，
先施加竖向荷载，模型SW1为790 kN，模型SW2
和SW3均为870 kN，使试件设计轴压比达到0．35
(轴压比计算时将钢管的面积进行折算加以考虑