鋼管混凝土剪力墻抗震性能研究綜述

【關(guān)鍵詞】 鋼管混凝土剪力墻 抗震 剛度 延性 

　　隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的高速增長(zhǎng)，我國(guó)高層建筑和超高層建筑也越來越多，其結(jié)構(gòu)形式也越來越復(fù)雜。研制抗震性能好的剪力墻是高層建筑抗震設(shè)計(jì)的關(guān)鍵技術(shù)。 

　　1 綜述背景 

　　為克服鋼筋混凝土剪力墻在工作中的缺點(diǎn)，提高其抗震能力，國(guó)內(nèi)外學(xué)者針對(duì)鋼筋混凝土剪力墻進(jìn)行了許多研究。其中，開縫剪力墻主要包括：同濟(jì)大學(xué)呂西林提出的填充氯丁橡膠帶的帶縫剪力墻[1]；東南大學(xué)李愛群提出的采用摩阻式控制裝置的帶縫剪力墻[2]；清華大學(xué)葉列平提出的雙功能帶縫剪力墻[3]。研究資料表明帶縫剪力墻在一定程度上影響了墻的整體性和受力性能。 

　　1905年日本建造了第一個(gè)采用型鋼混凝土柱的結(jié)構(gòu)，1950年后，日本主要研究了型鋼混凝土（SRC）梁的抗彎性能、SRC柱的偏壓性能、SRC梁和柱的剪切性能、SRC梁柱節(jié)點(diǎn)抗剪性能及鋼管與混凝土的黏結(jié)性能等[4]。我國(guó)從20世紀(jì)50年代開始應(yīng)用SRC結(jié)構(gòu)，近年來日漸增多[5][6]。90年代初清華大學(xué)對(duì)SRC剪力墻進(jìn)行了抗彎性能試驗(yàn)研究[7]，隨后國(guó)內(nèi)外進(jìn)行了許多研究[8]，研究表明：采用鋼-混凝土組合剪力墻能夠控制剪力墻中裂縫的發(fā)展，形成較完備的耗能機(jī)制，起到了良好的二道設(shè)防作用，使結(jié)構(gòu)的抗震能力明顯提高。 

　　2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 

　　文獻(xiàn)[9]對(duì)不同混凝土強(qiáng)度等級(jí)，不同軸壓比，不同剪跨比，不同強(qiáng)弱抗剪連接鍵等設(shè)計(jì)參數(shù)的矩形鋼管混凝土邊框組合剪力墻的抗震性能進(jìn)行了研究。研究表明：組合剪力墻及筒體可有效地將混凝土剪力墻側(cè)向剛度和承載力大的優(yōu)勢(shì)與鋼管混凝土柱抗震延性好的優(yōu)勢(shì)組合，鋼管混凝土邊框柱與混凝土剪力墻之間的抗剪連接鍵能可靠工作，工程應(yīng)用效果良好。 

　　文獻(xiàn)[10]研究了鋼管混凝土邊框剪力墻抗震性能，對(duì)不同軸壓比、不同強(qiáng)弱抗剪連接鍵的矩形鋼管混凝土邊框剪力墻進(jìn)行了低周反復(fù)荷載下的抗震性能試驗(yàn)研究。研究表明這種剪力墻可有效地組合混凝土剪力墻與鋼管混凝土邊框柱的優(yōu)勢(shì)，抗震效果良好。 

　　文獻(xiàn)[11]對(duì)矩形鋼管混凝土柱帶框剪力墻用SAP2000軟件做了有限元的彈性分析。該研究認(rèn)為《矩形鋼管混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》（CECS159）[12]中將作用于帶框混凝土剪力墻的整體彎矩全部由鋼管混凝土柱中產(chǎn)生的軸向拉力或壓力承擔(dān)，不考慮柱和剪力墻的局部彎矩的規(guī)定是符合該類結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的。 

　　文獻(xiàn)[13]試驗(yàn)結(jié)果表明，帶鋼管混凝土邊框的鋼板剪力墻體系的受剪性能和鋼板梁類似。在層間位移角為0.006之前兩試件都處于彈性階段，超過這一值后，鋼板剪力墻沿著受壓對(duì)角線屈曲，并且沿著受拉對(duì)角線拉區(qū)開始發(fā)展，鋼管混凝土柱在試驗(yàn)的過程中基本保持在彈性階段，水平工字形鋼梁和鋼管柱的抗彎連接表現(xiàn)出很好的延性。 

　　文獻(xiàn)[14]對(duì)鋼框架填充單側(cè)鋼板-混凝土組合剪力墻進(jìn)行了研究，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明開縫的剪力墻比不開縫的普通剪力墻具有更好的延性，由于縫隙的存在，混凝土墻在位移較大的循環(huán)荷載作用下的破壞比不開縫的普通剪力墻要輕得多。 

　　3 結(jié)論和研究中的問題 

　　3.1 組合剪力墻的優(yōu)點(diǎn) 

　　設(shè)置鋼管混凝土邊框?qū)μ岣呋炷�土剪力墻的抗震性能具有相�?dāng)明顯的效果，不僅耗能能力大大增強(qiáng)，其強(qiáng)度也有所提高。鋼管混凝土疊合邊框內(nèi)藏鋼桁架剪力墻比普通鋼管混凝土疊合柱邊框剪力墻承載力高，剛度退化慢，延性好，抗震耗能能力強(qiáng)。 

　　3.2 組合剪力墻研究的問題 

　　鋼管混凝土剪力墻的理論研究還不夠成熟，目前國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)對(duì)型鋼混凝土剪力墻構(gòu)件的理論分析和數(shù)值模擬的報(bào)道還不多。 

　　3.3 鋼管邊框剪力墻研究的展望 

　　各種類型的鋼管混凝土剪力墻構(gòu)件整體性能的試驗(yàn)研究不多，當(dāng)前國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)的試驗(yàn)研究主要集中在擬靜力加載實(shí)驗(yàn)，但擬靜力加載實(shí)驗(yàn)無法模擬結(jié)構(gòu)在實(shí)際地震作用下的反應(yīng)。 

　　參考文獻(xiàn) 

　　[1]呂西林，孟良.一種新型抗震耗能剪力墻結(jié)構(gòu)的抗震性能研究[J].世界地震工程，1995，11（2）：22-26，39. 

　　[2]李愛群，曹征良，丁大鈞.帶摩阻裝置鋼筋砼低剪力墻極限承載力分析[J].東南大學(xué)學(xué)報(bào)，1994，24（3）：70-74. 

　　[3]葉列平，康勝，曾勇.雙功能帶縫剪力墻的彈性受力性能分析[J].清華大學(xué)學(xué)報(bào)，1999，39（12）：79-81. 

　　[4]YAMADA Minoru.Steel panel encased R C composite shear walls[C].Composite Construction in Steel and Concrete Ⅱ.New York： ASCE，1992：899-912. 

　　[5]劉維亞.型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)構(gòu)造與計(jì)算手冊(cè)[K].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2004.86 地震工程與工程振動(dòng) 第27卷. 

　　[6]ANWAR Hossain K M. Design aspects of double skin profiled composite framed shear walls in construction and service stages[J].ACI Structural Journal，2004，101（1）：94-102. 

　　[7]王志浩，方鄂華，錢稼茹.鋼骨混凝土剪力墻的抗彎性能[J].建筑結(jié)構(gòu)，1998，28（2）：13-16. 

　　[8]金樹達(dá)，蘇幼坡，劉天適.鋼筋混凝土薄鋼板組合剪力墻的極限荷載[J].河北理工學(xué)院學(xué)報(bào)，1996，18（3）：76—80. 

　　[9]曹萬林，王 敏，王紹合，張建偉，曾 彬.矩形鋼管混凝土邊框組合剪力墻及筒體結(jié)構(gòu)抗震研究[J].工程力學(xué)，2008，25（SI）：58-69. 

　　[10]曹萬林，王 敏，張建偉，王立長(zhǎng)，朱興剛.鋼管混凝土邊框剪力墻抗震試驗(yàn)及承載力計(jì)算[J].北京工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2008，31（12）：1291-1297. 

　　[11]夏漢強(qiáng)，劉嘉祥，矩形鋼管混凝土柱帶框剪力墻的應(yīng)用及受力分析.2005（01）. 

　　[12]CECSl59：2004，矩形鋼管混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程[S].北京：中國(guó)計(jì)劃出版社，2004. 

　　[13]Astaneh2Asl A，Zhao Qiuhong.Cyclic behavior of steel shear wall systems[C].Annual Stability Conference.Seattle：Structural Stability Research Council，Bethlehem，PA，18015-3191，United States.2002，21-36. 

　　[14]Zhao Qiuhong，Astaneh2AslA.Cyclic behavior of traditional and innovative composite shear walls[J].Journal of Structural Engineering，2004，130（2）：271-284.