軸壓比對(duì)不銹鋼管邊框混凝土剪力墻的影響

   為了研究不同的軸壓比對(duì)不銹鋼管邊框混凝土剪力墻受力性能的影響，采用有限元軟件建立了一個(gè)帶圓形不銹鋼管邊框的混凝土剪力墻組合結(jié)構(gòu)模型，在組合結(jié)構(gòu)的上方設(shè)置一個(gè)混凝土加載梁，下方設(shè)置一個(gè)基礎(chǔ)梁。分析時(shí)不考慮鋼筋與混凝土以及不銹鋼管與混凝土的粘結(jié)滑移效應(yīng)，對(duì)該模型施加豎向荷載和單調(diào)水平荷載。其中，豎向荷載以面壓力的形式施加在加載梁的上頂面，用來(lái)控制結(jié)構(gòu)所受的軸壓比，水平荷載以位移控制形式施加在加載梁的側(cè)面。結(jié)果表明:在單調(diào)水平荷載作用下，組合結(jié)構(gòu)中鋼管承受的應(yīng)力大，外層混凝土應(yīng)力最大出現(xiàn)在剪力墻兩側(cè)邊框部位;軸壓比對(duì)組合結(jié)構(gòu)的受力性能具有一定的影響，增大組合結(jié)構(gòu)的軸壓比，其組合結(jié)構(gòu)的峰值承載力會(huì)提高，而這種增大效應(yīng)會(huì)隨軸壓比的增大逐漸變緩，同時(shí)其延性性能逐漸降低。

  伴隨著高層建筑的發(fā)展，鋼與混凝土的組合結(jié)構(gòu)已被大量運(yùn)用在建筑結(jié)構(gòu)之中。目前鋼與混凝土材料具有多種組合形式，而鋼管邊框混凝土剪力墻是其兩者組合結(jié)構(gòu)中的一種。不同的組合形式有著不同的力學(xué)性能，將鋼與混凝土兩種材料組合起來(lái)能夠發(fā)揮其各自的優(yōu)點(diǎn)，使組合結(jié)構(gòu)具有更強(qiáng)的受力性能。

  普通剪力墻的抗震性能較差，一般是以剪切、彎曲破壞為主。為此，國(guó)內(nèi)外不少學(xué)者提出了改進(jìn)方法。浙江至德鋼業(yè)有限公司在剪力墻里面配置鋼板，通過(guò)試驗(yàn)和數(shù)值模擬表明:內(nèi)置鋼板的混凝土剪力墻其滯回性能、變形能力都得到了提高。通過(guò)在剪力墻的邊緣構(gòu)件位置設(shè)置圓鋼管，研究了這種“一”字形的鋼管混凝土剪力墻組合結(jié)構(gòu)的受力性能，其試驗(yàn)結(jié)果表明，在普通混凝土剪力墻里面加入鋼管之后，組合結(jié)構(gòu)的變形能力和屈服荷載都得到了提高。通過(guò)試驗(yàn)研究了一個(gè)由不銹鋼管、不銹鋼板以及鋼筋混凝土組成的組合剪力墻的受力性能，試驗(yàn)的結(jié)果表明，將鋼管、鋼板這些材料加入到鋼筋混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)中能夠提高其延性和耗能性能。對(duì)型鋼混凝土剪力墻做水平加載試驗(yàn)，試驗(yàn)表明型鋼能夠提高墻體的剛度和承載力。目前，國(guó)內(nèi)外關(guān)于鋼與剪力墻形成的組合結(jié)構(gòu)包括鋼板與剪力墻的組合、型鋼與剪力墻的組合以及不銹鋼管與剪力墻的組合。對(duì)這些領(lǐng)域的研究都表明一個(gè)共同點(diǎn):將鋼材與混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行組合之后，其組合結(jié)構(gòu)的受力性能能夠得到有效改善。

  但受限于實(shí)際的試驗(yàn)條件，試驗(yàn)分析并不能全面了解某一組合結(jié)構(gòu)的受力性能。這時(shí)往往需要結(jié)合計(jì)算機(jī)技術(shù)，采用有限元方法來(lái)進(jìn)行參數(shù)化分析。而且在鋼管與剪力墻的組合結(jié)構(gòu)當(dāng)中，主要是研究“一”字形剪力墻與鋼管的結(jié)合。而實(shí)際上不同類(lèi)型的剪力墻其受力性能是不一樣的。因此，本文將通過(guò)分離式的方式將鋼筋、不銹鋼管以及混凝土單獨(dú)建模，利用有限元軟件把各個(gè)構(gòu)件組裝在一起，對(duì)其各部分分別賦予不同的材料本構(gòu)模型，控制組合結(jié)構(gòu)所受的豎向荷載來(lái)研究軸壓比對(duì)組合結(jié)構(gòu)受力性能的影響。