探索组合钢管混凝土边框组合剪力墙性能综述学位
最后更新时间：2024-02-09
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论文导读：
【摘 要】 对国内外的钢管混凝土边框的组合剪力墙进行了初步的总结，包括组合剪力墙的整体抗震性能和墙板与边框柱的连接，并提出了研究中存在的一些问题
【关键词】 剪力墙 组合结构 钢管混凝土边框
剪力墙作为一种抵抗侧向力的结构单元，抗侧刚度大，是抗震体系中的重要环节，被广泛应用于各类建筑结构。高层中的纯剪力墙结构，可以和框架组合成框架—剪力墙结构，以及框架—核心筒结构中的核心筒也是由剪力墙组成，因此剪力墙的抗震性能对多层和高层结构的安全具有十分重要的意义。
对于钢管混凝土边框的钢筋混凝土组合剪力墙，以往对钢筋混凝土剪力墙的研究发现，若在墙板边缘设置边框，边框将承担相当一部分的剪力，同时边框对墙板的约束也可提高墙板的抗剪能力；此外边框的存在还可以改善剪力墙的延性.而采用带边框的组合剪力墙，将不同形式的边框和墙板结合起来可以发挥组合效应，进一步提高剪力墙的抗震能力。
1 国内外研究现状
文献对进行了2 个普通钢筋混凝土剪力墙和7个矩形钢管混凝土边框组合剪力墙的低周反复荷载试验，以及2个设置不同形式抗剪连接键的剪力墙节点的低周反复荷载试验。并对不同混凝土强度等级，不同轴压比，不同剪跨比，不同强弱抗剪连接键等设计参数的矩形钢管混凝土边框组合剪力墙的抗震性能进行了研究。在试验基础上，对比分析了剪力墙的承载力、延性、刚度及其衰减过程、滞回特性、耗能能力及破坏特征。建立了组合剪力墙的承载力计算模型。研究结果表明：钢管混凝土边框组合剪力墙及筒体具有良好的抗震性能。
文献对1个普通钢筋混凝土剪力墙和3个矩形钢管混凝土边框剪力墙，模型按1/4缩尺进行了低周反复荷载下的抗震性能试验研究，在试验基础上，分析了各剪力墙的承载力、延性、刚度及其衰减过程、滞回特性、耗能能力和破坏特征建立了该新型剪力墙的承载力计算模型。研究表明这种剪力墙可有效地组合混凝土剪力墙与钢管混凝土边框柱的优势， 抗震效果良好。
文献[3]进行了6片高宽比在2-2.17的圆钢管混凝土剪力墙和1片对照钢筋混凝土剪力墙在高轴压比和往复水平力作用下的试验。研究了钢管混凝土剪力墙试件的破坏过程和破坏形态、滞回特性、承载力以及变形耗能能力。试验结果表明：由于圆钢管混凝土的存在，剪力墙试件承载力显著提高；在较高轴压比下，仍然具有较好的变形与耗能能力，亦即在变形能力相同情况下，钢管混凝土剪力墙可承受更高轴压力。
文献[4]对6个1/2缩尺的带不同型式连接键连接的钢管混凝土边框与剪力墙组合节点模型进行了低周反复荷载作用试验研究，对比分析了各模型的承载力、耗能、滞回特性及破坏特征。同时完成了，完成了6个不同型式锚固钢板与混凝土梁锚固试件的试验研究，分析了钢板与混凝土锚固粘结的机理。并提出了可用于抗震设计钢管混凝土边框与剪力墙连接的节点构造措施。
文献[5]进行了2个1/4缩尺剪跨比为1.5的钢管混凝土边框组合中高剪力墙模型的低周反复荷载试验，在试验研究基础上，分析了轴压比对剪力墙承载力、延性、滞回特性、耗能能力的影源于：论文格式www.7ctime.com
响。建立了钢管混凝土边框组合中高剪力墙的承载力计算模型，研究表明：钢管混凝土边框组合中高剪力墙抗震性能良好，具有重要的工程实用价值。
2 钢管混凝土边框剪力墙的应用
2004年开始实施的《矩形钢管混凝土结构技术规程》[6]给出了带矩形钢管混凝土边框的剪力墙的设计方法。该规程指出，带框混凝土剪力墙可由现浇钢筋混凝土剪力墙与矩形钢管混凝土柱和混凝土梁组成。同时承受水平和竖向荷载的作用；结构分析时，矩形钢管混凝土柱可等刚度代换为混凝土柱，作为剪力墙的翼缘参与结构整体分析，边框粱作为构造措施可不考虑参与内力分析。规程中对其承载力计算做出了一些假定：作用于带框混凝土剪力墙的整体弯矩，可全部由钢管混凝土柱中产生的轴向拉力和轴向压力承担.不考虑柱和剪力墙的局部弯矩；水平剪力可全部由剪力墙承担；竖向荷载分别由钢管混凝土柱和剪力墙按实际情况分担。
钢管混凝土边框混凝土组合剪力墙在我国的工程建设中已经有应用，例如福建南安邮电局大楼，该工程采用了圆钢管混凝土柱，剪力墙为现浇钢筋混凝土结构，为了便于与钢管混凝土柱连接，在柱侧向加焊竖向钢板把剪力墙中的钢筋焊在竖板上。1999年建成的深圳72层赛格广场大厦和2001年建成的杭州瑞丰国际商务大厦[7]中分别采用了圆钢管混凝土边框和方钢管混凝土边框的钢筋混凝土组合剪力墙。目前对于钢管混凝土组合剪力墙抗震性能的试验研究尚未见报道，深入、系统的试验研究和理论研究落后于工程实践，所以对这种形式剪力墙的抗震性能进行研究是十分必要的。
3 研究存在的问题和结论
虽然目前对于钢管混凝土边框组合剪力墙的研究取得了一定的成果，但是对于组合剪力墙的应用还存关键技术不完备、不成熟的等问题，对于钢管混凝土组合剪力墙的承载力计算缺乏系统的规范的理论计算公式。已完成的实验只是进行低周往复荷载的研究，对于拟动力实验研究较少，与实际的地震情况有一定差距。
参考文献
曹万林，王敏，王绍合，张建伟，曾彬.矩形钢管混凝土边框组合剪力墙及简体结构抗震研究.工程力学.2008，25（S1）：58—70.
曹万林，王敏，张建伟，王兴长，朱兴刚.钢管混凝土边框剪力墙抗震试验及承载力计算[J].北京工业大学学报，2008，34（12）：1291-1297.
[3]江枣.高轴压比钢管混凝土剪力墙抗震性能试验研究.清华大学，2008.
[4]曾彬，曹万林.钢管混凝土边框与剪力墙组合节点抗震性能试验研究[D].北京：北京工业大学，2009.
[5]王敏，曹万林，张建伟，王绍合.曾彬不同轴压比下钢管混凝土边框组合剪力墙抗震性能研究[J]世界地震工程，2008（2）.
[6]CECSl59：2004，矩形钢管混凝土结构技术规程[S].北京：中国计划出版社，2004.
[7]王敏，曹万林，张建伟.组合剪力墙的抗震研究与发展[J].地震工程与工程振动，2007，27（5）：80一87.
【摘 要】 对国内外的钢管混凝土边框的组合剪力墙进行了初步的总结，包括组合剪力墙的整体抗震性能和墙板与边框柱的连接，并提出了研究中存在的一些问题
【关键词】 剪力墙 组合结构 钢管混凝土边框
剪力墙作为一种抵抗侧向力的结构单元，抗侧刚度大，是抗震体系中的重要环节，被广泛应用于各类建筑结构。高层中的纯剪力墙结构，可以和框架组合成框架—剪力墙结构，以及框架—核心筒结构中的核心筒也是由剪力墙组成，因此剪力墙的抗震性能对多层和高层结构的安全具有十分重要的意义。
对于钢管混凝土边框的钢筋混凝土组合剪力墙，以往对钢筋混凝土剪力墙的研究发现，若在墙板边缘设置边框，边框将承担相当一部分的剪力，同时边框对墙板的约束也可提高墙板的抗剪能力；此外边框的存在还可以改善剪力墙的延性.而采用带边框的组合剪力墙，将不同形式的边框和墙板结合起来可以发挥组合效应，进一步提高剪力墙的抗震能力。
1 国内外研究现状
文献对进行了2 个普通钢筋混凝土剪力墙和7个矩形钢管混凝土边框组合剪力墙的低周反复荷载试验，以及2个设置不同形式抗剪连接键的剪力墙节点的低周反复荷载试验。并对不同混凝土强度等级，不同轴压比，不同剪跨比，不同强弱抗剪连接键等设计参数的矩形钢管混凝土边框组合剪力墙的抗震性能进行了研究。在试验基础上，对比分析了剪力墙的承载力、延性、刚度及其衰减过程、滞回特性、耗能能力及破坏特征。建立了组合剪力墙的承载力计算模型。研究结果表明：钢管混凝土边框组合剪力墙及筒体具有良好的抗震性能。
文献对1个普通钢筋混凝土剪力墙和3个矩形钢管混凝土边框剪力墙，模型按1/4缩尺进行了低周反复荷载下的抗震性能试验研究，在试验基础上，分析了各剪力墙的承载力、延性、刚度及其衰减过程、滞回特性、耗能能力和破坏特征建立了该新型剪力墙的承载力计算模型。研究表明这种剪力墙可有效地组合混凝土剪力墙与钢管混凝土边框柱的优势， 抗震效果良好。
文献[3]进行了6片高宽比在2-2.17的圆钢管混凝土剪力墙和1片对照钢筋混凝土剪力墙在高轴压比和往复水平力作用下的试验。研究了钢管混凝土剪力墙试件的破坏过程和破坏形态、滞回特性、承载力以及变形耗能能力。试验结果表明：由于圆钢管混凝土的存在，剪力墙试件承载力显著提高；在较高轴压比下，仍然具有较好的变形与耗能能力，亦即在变形能力相同情况下，钢管混凝土剪力墙可承受更高轴压力。
文献[4]对6个1/2缩尺的带不同型式连接键连接的钢管混凝土边框与剪力墙组合节点模型进行了低周反复荷载作用试验研究，对比分析了各模型的承载力、耗能、滞回特性及破坏特征。同时完成了，完成了6个不同型式锚固钢板与混凝土梁锚固试件的试验研究，分析了钢板与混凝土锚固粘结的机理。并提出了可用于抗震设计钢管混凝土边框与剪力墙连接的节点构造措施。
文献[5]进行了2个1/4缩尺剪跨比为1.5的钢管混凝土边框组合中高剪力墙模型的低周反复荷载试验，在试验研究基础上，分析了轴压比对剪力墙承载力、延性、滞回特性、耗能能力的影源于：论文格式www.7ctime.com
响。建立了钢管混凝土边框组合中高剪力墙的承载力计算模型，研究表明：钢管混凝土边框组合中高剪力墙抗震性能良好，具有重要的工程实用价值。
2 钢管混凝土边框剪力墙的应用
2004年开始实施的《矩形钢管混凝土结构技术规程》[6]给出了带矩形钢管混凝土边框的剪力墙的设计方法。该规程指出，带框混凝土剪力墙可由现浇钢筋混凝土剪力墙与矩形钢管混凝土柱和混凝土梁组成。同时承受水平和竖向荷载的作用；结构分析时，矩形钢管混凝土柱可等刚度代换为混凝土柱，作为剪力墙的翼缘参与结构整体分析，边框粱作为构造措施可不考虑参与内力分析。规程中对其承载力计算做出了一些假定：作用于带框混凝土剪力墙的整体弯矩，可全部由钢管混凝土柱中产生的轴向拉力和轴向压力承担.不考虑柱和剪力墙的局部弯矩；水平剪力可全部由剪力墙承担；竖向荷载分别由钢管混凝土柱和剪力墙按实际情况分担。
钢管混凝土边框混凝土组合剪力墙在我国的工程建设中已经有应用，例如福建南安邮电局大楼，该工程采用了圆钢管混凝土柱，剪力墙为现浇钢筋混凝土结构，为了便于与钢管混凝土柱连接，在柱侧向加焊竖向钢板把剪力墙中的钢筋焊在竖板上。1999年建成的深圳72层赛格广场大厦和2001年建成的杭州瑞丰国际商务大厦[7]中分别采用了圆钢管混凝土边框和方钢管混凝土边框的钢筋混凝土组合剪力墙。目前对于钢管混凝土组合剪力墙抗震性能的试验研究尚未见报道，深入、系统的试验研究和理论研究落后于工程实践，所以对这种形式剪力墙的抗震性能进行研究是十分必要的。
3 研究存在的问题和结论
虽然目前对于钢管混凝土边框组合剪力墙的研究取得了一定的成果，但是对于组合剪力墙的应用还存关键技术不完备、不成熟的等问题，对于钢管混凝土组合剪力墙的承载力计算缺乏系统的规范的理论计算公式。已完成的实验只是进行低周往复荷载的研究，对于拟动力实验研究较少，与实际的地震情况有一定差距。
参考文献
曹万林，王敏，王绍合，张建伟，曾彬.矩形钢管混凝土边框组合剪力墙及简体结构抗震研究.工程力学.2008，25（S1）：58—70.
曹万林，王敏，张建伟，王兴长，朱兴刚.钢管混凝土边框剪力墙抗震试验及承载力计算[J].北京工业大学学报，2008，34（12）：1291-1297.
[3]江枣.高轴压比钢管混凝土剪力墙抗震性能试验研究.清华大学，2008.
[4]曾彬，曹万林.钢管混凝土边框与剪力墙组合节点抗震性能试验研究[D].北京：北京工业大学，2009.
[5]王敏，曹万林，张建伟，王绍合.曾彬不同轴压比下钢管混凝土边框组合剪力墙抗震性能研究[J]世界地震工程，2008（2）.
[6]CECSl59：2004，矩形钢管混凝土结构技术规程[S].北京：中国计划出版社，2004.
[7]王敏，曹万林，张建伟.组合剪力墙的抗震研究与发展[J].地震工程与工程振动，2007，27（5）：80一87.