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型钢混合连接装配式混凝土剪力墙结构受力机理研究
袁玉杰;牟凤飞;史艳莉;王文达
【期刊名称】《建筑钢结构进展》
【年(卷),期】2024(26)1
【摘要】结合钢筋混凝土结构和钢结构的优势,设计一种型钢-螺栓-后浇混凝土装配式剪力墙型钢混合连接。
基于ABAQUS有限元软件建立混合连接的剪力墙模型,探究低周往复荷载作用下该混合连接预制剪力墙的受力性能,主要分析模型的破坏形态、受力机制、变形曲线、特征承载力等,并扩展分析了材料强度、轴压比、连接件数量、型钢截面高度等参数对模型受力性能影响。
结果表明:装配式剪力墙破坏形态为压弯破坏,破坏时钢连接件仍保持完整,符合“强连接,弱墙肢”的基本设计理念;装配式剪力墙具有较好的承载力、延性和刚度;轴压比对结构承载力影响显著,型钢混合连接间距的增大能有效提升剪力墙延性。
建立了型钢混合连接抗剪需求承载力计算模型和公式,并与国内外规范计算值对比分析,公式计算值和BS EN 1992欧洲规范计算值分别与模拟值的误差在15%和20%以内,均可用于型钢混合连接剪力墙竖缝受剪承载力设计参考。
【总页数】12页(P65-76)
【作者】袁玉杰;牟凤飞;史艳莉;王文达
【作者单位】兰州理工大学土木工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】TU398
【相关文献】
1.预制装配式型钢混凝土剪力墙型钢节点连接性能试验研究
2.单排套筒和双排套筒连接的装配式钢筋混凝土联肢剪力墙基础隔震结构受力性能对比研究
3.新型钢板螺栓连接装配式混凝土剪力墙受力性能试验研究
4.预制型钢混凝土剪力墙装配式型钢节点连接性能对比研究
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框剪结构和剪力墙结构的优劣比较分析
葛承勋
【期刊名称】《城市建筑》
【年(卷),期】2014(000)012
【摘要】框剪结构是由框架结构与剪力墙结构有机结合而成，具备框架结构与剪力墙结构的优势。
传统剪力墙结构在应用中具备其独特优点。
本文分析框剪结构与剪力墙结构基本设计，从结构稳定性、成本、实用性三个方面，对框剪结构与剪力墙结构性能进行对比。
【总页数】1页(P95-95)
【作者】葛承勋
【作者单位】青岛绿城建筑设计有限公司，青岛266071
【正文语种】中文
【相关文献】
1.新型钢框木模体系在高层框剪结构施工中的应用研究 [J], 娄逊
2.小高层异形柱框剪结构体系带少量短肢剪力墙结构设计探讨 [J], 许娟
3.框剪结构体系中框剪和剪力墙优化关系分析 [J], 惠秋景;邵伟;朱小溪
4.框剪大刚架结构与考虑剪力墙剪切变形的框剪结构计算 [J], 肖燕旗
5.部分框支-剪力墙结构框支框架部分承担倾覆力矩的计算方法研究 [J], 曾庆立;魏琏;王森;杜宏彪
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第 36 卷第 6 期2023 年12 月振 动 工 程 学 报Journal of Vibration EngineeringVol. 36 No. 6Dec. 2023震损可修复的钢制连接装配式剪力墙抗震性能试验研究颜桂云1，陈亚辉1，吴应雄2，张鹏起1，李建辉3（1.福建理工大学土木工程学院福建省土木工程新技术与信息化重点实验室，福建福州 350118；2.福州大学土木工程学院，福建福州 350108；3.中建科技（福州）有限公司，福建福州 350803）摘要: 为了加强装配式剪力墙的抗震性能及实现其震损后可修复功能，提出了一种可修复的钢制连接装配式剪力墙（Repairable Steel‑connection Precast Shear Walls， RS‑PSW），用钢制连接区域替代剪力墙易破坏的底部区域，实现将结构的损伤集中在钢制连接件上，在震后通过更换受损的钢制连接件来实现可修复功能。
对普通混凝土剪力墙（编号为SW0）、试件RS‑PSW1（初次加载）及试件RS‑PSW2（震损修复后加载）进行了低周往复加载试验，考察钢制连接装配式剪力墙的破坏模态、滞回性能、刚度和承载力退化、耗能能力及震损可修复性能。
结果表明：相比SW0，RS‑PSW1在位移角达到1.43%时，上部预制混凝土墙体裂缝显著减少，塑性变形集中在钢制连接区域；修复后的试件RS‑PSW2相比SW0，其承载力和刚度略有下降，但延性和耗能能力有较大提升，破坏位移角达到了2.67%，较SW0提升了66.7%，具有良好的变形能力。
试件RS‑PSW2再次加载时的各项抗震性能指标与初次加载时基本一致，验证了RS‑PSW可实现地震作用下的震损可修复功能，并通过更换受损的钢制连接件使结构的抗震性能快速恢复。
关键词: 抗震性能；装配式剪力墙；震损可修复；钢制连接；拟静力试验中图分类号: TU352.11； TU398+.2 文献标志码: A 文章编号: 1004-4523（2023）06-1579-11DOI：10.16385/ki.issn.1004-4523.2023.06.013引 言剪力墙是高层建筑结构的主要抗侧力构件，震害研究表明，普通钢筋混凝土剪力墙结构在地震作用下主要通过混凝土开裂和钢筋拉屈来消耗地震能量，变形和耗能能力较差，且震后受损部位无法修复或修复困难，造成巨大的经济损失［1‑3］。
装配式混凝土框架结构梁柱节点抗震性能试验研究摘要：建筑行业是我国的支柱型产业，然而，随着社会的发展，传统的建筑行业难以为继，近年来，国家开始大力推广建筑工业化和住宅产业化，不断升级调整住宅产业结构，预制装配式建筑产业应运而生。
与传统的建筑行业相比，预制装配式建筑具有预制构件工业化生产、结构施工周期短、节能环保减排、有利于可持续发展、具有显著的经济效益等优势，是未来建筑发展方向。
国内装配式建筑的典型结构体系为装配整体式框架结构，改进的法国世构体系与欧洲“DoubleWall”装配整体式剪力墙体系也在国内得到一定程度的应用。
众所周知，框架梁柱之间的可靠连接是框架结构整体性的关键。
混凝土现浇的传统混凝土结构一般不会出现构件之间连接破坏，但装配式结构不同，预制结构其薄弱部位是连接节点，节点区域对整体结构的安全具有重要意义，因此推广预制装配结构体系的关键是研究预制框架节点连接方式。
基于此，本篇文章对装配式混凝土框架结构梁柱节点抗震性能试验进行研究，以供参考。
关键词：装配式混凝土；框架结构；梁柱节点；抗震性能试验引言随着经济结构的调整及供给侧结构的改革，我国经济将持续稳步健康发展。
在政策及市场的推动下，以装配式混凝土结构快速发展为代表的新型建筑工业化进入了新一轮的高速发展期。
这个时期是我国住宅产业真正进入全面推进的时期，工业化进程也在逐渐加快推进，在新建工程中的占比越来越大。
发展装配式建筑真正意义上实现建筑从“建造”向“制造”的转变。
目前国内对装配式建筑的研究主要集中在结构体系、设计技术和检测技术等方面，对于施工组织研究较少。
一个科学、有效的施工组织设计对施工项目来说是非常有必要的，其能从全局出发，优化配置生产要素、提高管理水平。
研究梁-柱连接节点处，预制框架梁端面与柱侧面之间预留10-20mm的缝隙，浇筑高强水泥基灌浆材料形成接触面，框架梁端部外包保护钢板，无粘结预应力筋沿框架梁中和轴通长设置（可集中或分散布置，但其合力作用线应与中和轴重合），通过施加预应力使预制梁和柱之间压紧连接，其形成的摩擦面可以承受竖向剪力。
高层建筑结构的减震设计方法高层建筑的设计与施工一直是工程界关注的热点话题。
其中，减震设计是保障高层建筑安全稳定的重要环节。
本文将介绍一些高层建筑结构的减震设计方法，包括刚性框架结构和钢筋混凝土剪力墙结构两种常见的结构类型。
一、刚性框架结构的减震设计方法刚性框架结构是高层建筑中常见的结构形式，其主要由梁柱体系组成。
为了减小地震带来的影响，以下是一些常见的减震设计方法：1. 增加结构刚度在设计阶段，可以通过增加结构刚度来降低结构受地震力影响的程度。
这可以通过增加梁柱截面积、加强连接节点等方式实现。
2. 设计减震核心筒在高层建筑的设计中，增设减震核心筒是一种有效的减震手段。
该核心筒可以通过控制结构的位移和振动来减小地震作用下的结构响应。
在核心筒内，可以采用特殊的减震设备，如减震支座、摩擦阻尼器等。
3. 应用加筋墙海绵体技术加筋墙海绵体技术是一种通过在结构中设置多个轻质加筋墙板并填充阻尼材料，提高结构的能量耗散能力的方法。
这种技术可以有效地减小地震带来的动力响应，使结构更加稳定。
二、钢筋混凝土剪力墙结构的减震设计方法钢筋混凝土剪力墙结构是另一种常见的高层建筑结构形式，其具有较好的刚度和抗震性能。
以下是一些常用的减震设计方法：1. 优化剪力墙结构布置在设计剪力墙结构时，可以通过优化剪力墙的布置来降低结构的地震响应。
合理的墙体布置不仅可以提供足够的刚度和强度，还可以减轻结构的质量。
2. 采用剪力墙柔性连接为了增加结构的韧性和耗能能力，可以采用剪力墙柔性连接的方法。
这种方法可以通过在剪力墙与结构梁柱之间设置连接件，使剪力墙与结构之间产生一定的位移，从而减小地震作用对结构的影响。
3. 结构的时程分析在进行剪力墙结构的减震设计时，需要进行详细的时程分析。
这可以通过数值模拟等方法来模拟地震作用下结构的响应，并评估结构的安全性。
结语高层建筑结构的减震设计是确保建筑安全的重要环节。
本文介绍了刚性框架结构和钢筋混凝土剪力墙结构两种常见的减震设计方法。
第45卷第4期2012年4月土木工程学报CHINACIVILENGINEERINGJOURNALVol．45Apr．No．4
2012
基金项目：国家自然科学基金（51108095）、广东省自然科学基金团队项目（8351009101000001）作者简介：任凤鸣，博士研究生，副教授收稿日期：2011-09-08
钢管混凝土减震框架与钢管混凝土框架-剪力墙结构的对比试验研究
任凤鸣1，2周云1林绍明1张杰标2（1．广州大学，广东广州510006；2．广东工业大学，广东广州510006）摘要：设计两榀比例为1：4、梁柱构件尺寸相同的试件：一榀为设置新型三重钢管防屈曲支撑的钢管混凝土减震框架，一榀为普通钢管混凝土框架-剪力墙结构。对两个试件进行反复荷载作用下的抗震性能试验，对比分析两种结构的破坏特征、滞回性能、骨架曲线、强度和刚度退化、耗能能力和关键点应变等抗震性能指标。试验结果表明：钢管混凝土减震框架结构具有与钢管混凝土框架-剪力墙结构相当的承载力，并在变形能力、延性和耗能能力等方面均有明显的提高，对刚度退化和强度退化也有明显的缓解，具有更合理的受力性能和破坏机制，新型三重钢管防屈曲支撑起到良好的耗能减震作用，有效地改善钢管混凝土框架的抗震性能。关键词：钢管混凝土框架；三重钢管防屈曲支撑；混凝土剪力墙；抗震性能；耗能减震中图分类号：TU398+．9文献标识码：A文章编号：1000-131X（2012）04-0091-09
ExperimentalstudyofCFSTframestructurewithdampersandCFSTframe-RCshearwallstructure
RenFengming1，2ZhouYun1LinShaoming1ZhangJiebiao2（1．GuangzhouUniversity，Guangzhou510006，China；2．GuangdongUniversityofTechnology，Guangzhou510006，China）
Abstract：Twospecimenswiththesamescaleofabout1/4andthesamedimensionofbeam-columnweredesigned．Onespecimenisaconcretefilledsteeltube（CFST）framestructurewithnewtriple-steeltubebuckling-resistantbrace（BRB），andtheotherspecimenisaCFSTframe-RCshearwallstructure．Theseismicbehaviorofthespecimenswasstudiedbytestingundercombinedaxialconstantcompressionandlateralcyclicload．Thefailurecharacteristics，hystereticbehavior，skeletoncurve，strengthdegradation，stiffnessdegradation，energydissipationcapacityandstrainofthesetwostructureswereanalyzed．TheresultsshowsthattheCFSTframewithBRBhasthesameexcellentbearingcapacityastheCFSTframe-RCshearwallstructure，andtheCFSTframestructurewithBRBwassignificantlyimprovedintheaspectsofdeformationcapacity，ductilityandenergydissipation，withthestrengthandstiffnessdegradationreduced．TheCFSTframewithBRBhasmorereasonablemechanicalbehaviorandfailuremode．TheseismicperformanceoftheCFSTframestructurewaseffectivelyimprovedbythenewtriple-steeltubeBRB．Keywords：CFSTframe；triple-steeltubebuckling-resistantbrace；RCshearwall；seismicperformance；passiveenergydissipationE-mail：zhydxs@163．com
引言钢管混凝土（CFST）框架竖向承载力高、变形能力好、施工速度快、综合效益好，近年来在我国高层建筑中得到了广泛地应用［1-3］。Kim和Bradford［4-5］指出钢管混凝土框架结构抗侧刚度较小，在地震中消耗的地震能量相对较小；在大震作用下，梁柱端、框架节点损坏严重。为了改善钢管混凝土框架结构的受力性能，通常在钢管混凝土框架中设置支撑［6］来提高结构的抗侧刚度，但是在大震作用下，支撑有可能会出现失稳；或通过设置剪力墙［7-8］来提高抗侧刚度，但剪力墙与钢管混凝土框架的协同工作机制以及大震作用下钢管混凝土框架是否能成为第二道防线都有待研究。为了使钢管混凝土框架既具有较高的抗侧刚度，又能有良好的受力性能，可以在钢管混凝土框架中设置防·92·土木工程学报2012年
屈曲支撑，既提高了结构的抗侧刚度，又能在大震作用下屈服耗能，不会出现失稳的现象。本文为了研究钢管混凝土减震框架与钢管混凝土框架-剪力墙结构相比，是否具有更优良的抗震性能，对设置防屈曲支撑的钢管混凝土减震框架和普通钢管混凝土框架-剪力墙结构进行反复荷载作用下的抗震性能试验，并对试验结果进行对比分析。1试验概况1．1试件设计和制作本次试验参照实际工程设计了比例为1∶4的两榀试件，一榀为设置了新型三重钢管防屈曲支撑的钢管混凝土减震框架，一榀普通钢管混凝土框架-剪力墙结构，编号分别为CFST-F-D、CFST-W（CFST：ConcreteFilledSteelTubular；F：Frame；D：Damper；W：Shearwall）。为保证试验结果的可比性，除三重钢管防屈曲
支撑及剪力墙外，两榀试件的梁、柱尺寸、所用材料、柱轴压比、钢管混凝土构件含钢率和套箍系数等参数均相同。构件的连接方式严格按照相关规范［9-10］进行设计，详细参数和试件尺寸见表1和图1。试验中采用的阻尼器为新型开槽式三重钢管防屈曲支撑［11］，由外部约束钢管、核心受力钢管和内部
约束钢管组成，防屈曲支撑尺寸和详细构造见图2所示。
表1试件相关参数Table1Basicparametersofspecimens
CFST柱（mm）剪力墙（mm）钢梁（mm）柱轴压比墙轴压比含钢率套箍系数
150×3650×70200×100×8×5．50．260．20．0851．26
CFST柱中的混凝土采用普通微粒混凝土，水灰比
为0．527，砂率为0．393，配合比为：水：41．4kg/m3；425
普通硅酸盐水泥：81．4kg/m3；砂：141kg/m3；石：222．2
kg/m3；缓凝剂的掺量为1．482kg/m3。进行抗震性能
试验之前进行混凝土立方体标准试块（150mm×150mm×150mm）和圆柱体试块（H=300mm，D=150mm）的力学性能试验，试验结果见表2，表中KZ表
示减震结构中框架柱内混凝土试块，KZ-W表示框架-剪力墙中框架柱内混凝土试块，Wall表示混凝土剪力墙混凝土试块，同时对留取的钢材试样进行材料性能试验。RG为防屈曲支撑的核心钢管试样、B为框架梁试样、C为框架柱钢管试样，具体的试验结果见表3。表2混凝土力学性能指标Table2Materialpropertiesofconcrete
试件编号fcufc'Ec
KZ40．632．13．18×10
4
KZ-W39．932．82．67×10
4
Wall41．432．82．99×10
4
注：混凝土立方体强度强度fcu、圆柱体抗压强度fc'和混凝土弹性模量Ec的单位均为N/mm2。
表3钢材力学性能指标Table3Materialpropertiesofsteel
钢材编号fyfuδEs
RG295．3434．931%1．77×10
5
B394．6444．116．9%1．83×10
5
C409．8444．010．8%1．84×105注：钢材屈服强度fy、极限强度fu和钢材弹性模量Es的单位均为N/mm2。第45卷第4期任凤鸣等·钢管混凝土减震框架与钢管混凝土框架-剪力墙结构的对比试验研究·93·1．2加载装置本试验在大型MTS拟动力试验设备上进行，水平荷载通过1000kN、行程为±250mm级拟动力电液伺服作动器沿框架梁中心线施加，伺服作动器一端固定在反力墙上，另一端通过连接板与试件连接，竖向荷载采用500kN的油压千斤顶施加，并在千斤顶与CFST柱和剪力墙之间放置500kN压力传感器，用以监控竖向荷载的数值，保证试验过程中轴压比的恒定；在竖向荷载及水平荷载作用下，要求框架在水平方向能够自由地水平变位，因此需要在柱顶油压千斤顶与反力架加载梁之间设置滚动支座。为了避免试验过程中试件发生平面外失稳，在框架柱中点两侧各布置一个侧向支撑，限制试件发生侧向位移，以尽可能地模拟平面框架的实际工作状况。为保证试件在水平荷载作用下不发生翘起，并且与地面之间不发生滑移，采用地脚螺栓通过试件地梁中预留的孔洞将试件底座与地板锚在一起，同时用千斤顶将底座牢牢固定在地上。试验装置示意图如图3所示。图3试验装置示意图Fig．3Schematicofthetestsetup1．3加载制度本试验采用力与位移混合控制加载方法［12］，试件的具体加载制度如下：①竖向荷载施加：根据设定的轴压比，柱上需施加的竖向荷载为200kN，剪力墙上施加的竖向荷载为240kN，采用油压千斤顶施加，先对柱顶施加40%的竖向荷载；反复两次后加至100%的竖向荷载设计值，并在整个试验过程中维持不变。②水平荷载预加载：按大小为20kN，加载速度为1kN/s施加，并重复2次后才开始正式水平加载。预加载的目的是检查加载设备是否连接可靠，仪器、仪表及数据采集系统是否工作正常。③水平荷载施加：采用荷载－位移混合控制方法，分两阶段施加。先按荷载控制施加，以每级荷载20kN逐级加载，每级循环一次，加载至接近屈服时，减小极差至10kN直至试件屈服，以准确找到屈服荷载；试件屈服后加载方式改为变形控制，变形值取为试件屈服时位移的整数倍，每级荷载循环3次，当试件控制加载至试件出现较明显的损伤破坏或承载力下降到极限荷载的85%时，停止加载，试验结束。试验过程中，要保持反复加载的连续性和均匀性，加载速度和卸载速度要保持一致。1．4量测内容和测点布置
