軸壓比對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)置一個混凝土加載梁，下方設(shè)置一個基礎(chǔ)梁。分析時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)的峰值承載力會提高，而這種增大效應(yīng)會隨軸壓比的增大逐漸變緩，同時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能夠發(fā)揮其各自的優(yōu)點，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，通過試驗和數(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。通過試驗研究了一個由不銹鋼管、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。對型鋼混凝土剪力墻做水平加載試驗，試驗表明型鋼能夠提高墻體的剛度和承載力。目前，國內(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。對這些領(lǐng)域的研究都表明一個共同點: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。

  但受限于實際的試驗條件，試驗分析并不能全面了解某一組合結(jié)構(gòu)的受力性能。這時往往需要結(jié)合計算機(jī)技術(shù)，采用有限元方法來進(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。而實際上不同類型的剪力墻其受力性能是不一樣的。因此，本文將通過分離式的方式將鋼筋、不銹鋼管以及混凝土單獨建模，利用有限元軟件把各個構(gòu)件組裝在一起，對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)所受的豎向荷載來研究軸壓比對組合結(jié)構(gòu)受力性能的影響。