外包钢板-混凝土组合剪力墙受力性能研究

剪力墙或由剪力墙组成的筒体是高层建筑主要的抗侧力构件，组合结构在剪力墙中的应用越来越多。外包钢板-混凝土组合剪力墙是一种新型的抗侧墙体，其受力性能及设计方法尚不明确。本项目通过试验研究、数值计算和理论分析，研究外包钢板-混凝土组合剪力墙的受力性能，提出了设计公式和建议。完成的主要工作和取得的成果包括：（1）进行了10个外包钢板-混凝土组合剪力墙和1个普通钢筋混凝土剪力墙试件的低周往复加载试验，研究了剪跨比、轴压比、连接件形式及距厚比等参数对组合剪力墙抗震性能的影响规律，分析了剪力墙的承载力、刚度、延性、耗能能力和破坏模式等。试验结果表明，钢板与钢筋混凝土墙体共同工作良好，滞回曲线饱满，变形能力强，刚度和强度退化稳定，抗震性能好。（2）建立了组合剪力墙精细有限元分析模型。该模型考虑了材料、几何、接触非线性以及钢材焊接残余应力和几何初始缺陷等因素的影响，对外包钢板-混凝土组合剪力墙的受力过程、变形性能等进行了数值模拟，与试验结果符合良好。在此基础上分析了组合剪力墙的工作机理，并对主要参数进行了分析。（3）分析了组合剪力墙的受弯性能。采用数值计算方法研究了组合剪力墙的弯矩-曲率全过程关系曲线，并通过理论分析推导了组合剪力墙的屈服荷载、屈服曲率、极限荷载、极限曲率，提出了组合剪力墙正截面受压承载力计算公式。（4）分析了组合剪力墙的受剪性能。提出了钢板抗剪强度折减系数，研究了钢板对混凝土墙板受剪承载力的影响，提出了组合剪力墙受剪承载力计算公式。（5）提出了组合剪力墙荷载-位移退化四折线恢复力模型，能较好地模拟组合剪力墙的滞回性能，具有较高的计算精度，可为结构体系中组合剪力墙的抗震分析提供参考。（6）在试验研究、数值计算和理论分析的基础上，提出了外包钢板-混凝土组合剪力墙的设计方法。主要包括组合剪力墙一般设计规定、抗弯刚度计算、变形验算、轴压比限值、极限承载力、连接件设计以及构造措施等。设计方法与现行规范紧密结合，可为该类剪力墙的设计提供参考，方便工程师使用。