钢管束组合剪力墙的力学性能研究

作     者：卜书文 左文建 张文龙 陈鹏程 路国运 

作者机构：中铁三局集团投资有限公司 太原理工大学土木工程学院 

出 版 物：《太原理工大学学报》 (Journal of Taiyuan University of Technology)

年 卷 期：2024年

学科分类：08[工学] 081304[工学-建筑技术科学] 0813[工学-建筑学] 

基　　金：国家自然科学基金资助项目(12172244) 山西省基础研究计划项目(202103021223105) 

主　　题：钢管束组合剪力墙 力-位移曲线 滞回 有限元分析 塑性应变 

摘      要：为研究钢管束组合剪力墙内钢管束与混凝土各自的力学性能，以及定量分析该组合形式对钢管束和混凝土的增益效果，对一字型和L型钢管束组合墙及其组成部分分别建立了有效的数值模型，研究在轴向力和水平位移载荷下，组合墙与其组成部分的强度、刚度对比以及塑性应变的分布情况。为表述方便，将独立状态下的钢管束和混凝土部件称之为单体。研究结果表明，在轴向力和单向水平位移载荷下，一字型墙体和L型墙体的初始刚度与其各自组成部件单体之和相比没有明显差异。但是，力-位移曲线峰值分别提高了33%和22%，对应峰值点位移则分别提高了113%和74.3%。在轴向力和滞回位移载荷下，一字型组合墙与组成部件单体之和相比，等效初始刚度提高幅值随着钢管束壁厚的增加呈线性增加，骨架曲线峰值的提高幅值与钢管束壁厚则呈负相关；而L型组合墙与其对应组成部件单体之和相比，等效初始刚度无明显差异，但骨架曲线峰值的提高幅值随着钢管束壁厚增加逐渐降低；组合墙的各项提高幅值受钢材强度影响较小。钢管束单体的破坏形式为墙体底部屈曲。当钢管束与混凝土组合时，混凝土的填充作用有效抑制了钢管束中部位置的屈曲，同时钢管束也使混凝土条柱间产生了一定的变形协调能力。组合墙的破坏模式为墙肢角部钢管束的鼓曲和混凝土压溃，而墙体中部产生的变形较小。在滞回载荷作用下，这种组合形式在强度和延性上的优势更为显著。