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随着我国城市化进程的加快,大量人口进入各种各样新建的城市,城市人口密度急剧增大。这样的情况同时出现在中、高烈度区域的城市中。对于城市中由于建筑功能等原因而无法使用联肢剪力墙结构体系的多高层建筑,传统的钢板混凝土单肢剪力墙很难满足抗震设计要求;而对于采用联肢剪力墙体系的结构而言,剪力墙的连梁跨度或开洞宽度往往取决于建筑、设备等非结构因素,连梁设计复杂,施工繁琐,经济性不佳。结合混合联肢剪力墙“双重抗震防线”的力学特性与单片剪力墙设计简单,施工方便,经济效果明显的优势,现提出一种双边柱混合剪力墙(Double Side-column Hybrid Coupled Wall)结构体系,将混合联肢剪力墙中的钢连梁作为抗震耗能构件引入单片剪力墙,并可通过调整连梁长度来调整连梁耦合程度,减小墙体损伤。因此,对该结构体系的设计方法和抗震性能开展研究具有重要意义。
本文在Zona提出的延性设计方法的基础上,参考了《组合结构设计规范》(JGJ138-2016)、《美国钢结构建筑抗震规范》(AISC341-2010)、《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010)等相关文献,研究了双边柱混合剪力墙的抗震设计思路,并基于耦连比的设计方法,设计并制作了一个40%耦连比的1/4缩尺五层高度的体系试件。然后采用低周往复加载试验对试件进行试验研究,记录各个加载级的试验现象和总共160条通道数据。试验结束后对采集的数据进行处理分析,并绘制了160条滞回曲线以证明数据的可靠性,然后从滞回曲线、骨架曲线、承载力退化、变形和耗能能力、层间位移角、钢连梁剪切变形、钢材应变等方面研究了试件的抗震性能,探索了试件的受力特征和破坏机理。
试件在低周往复加载试验过程中表现出良好的滞回性能。试件破坏时墙体底部混凝土压溃,纵向钢筋和型钢暗柱发生屈曲,试件呈现出弯曲破坏的破坏模式。破坏时钢连梁塑性转角明显,但没有达到偏心支撑框架中耗能梁段的塑性转角上限值。墙体顶点位移角远远超过GB50011-2010中混凝土结构的顶点位移角限值1/100。但试件最终破坏时型钢暗柱位置处混凝土表面形成了竖向通缝导致墙体承载力下降,建议改变型钢暗柱构造。从试件的各曲线中分析得出,钢连梁先于墙肢发生屈服,按照基于耦连比的设计方法能够达到预定的屈服顺序和屈服机制,试件按照理想的破坏模式发生了破坏,但对钢连梁与内置型钢暗柱的构造,需要进行优化。
本文在Zona提出的延性设计方法的基础上,参考了《组合结构设计规范》(JGJ138-2016)、《美国钢结构建筑抗震规范》(AISC341-2010)、《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010)等相关文献,研究了双边柱混合剪力墙的抗震设计思路,并基于耦连比的设计方法,设计并制作了一个40%耦连比的1/4缩尺五层高度的体系试件。然后采用低周往复加载试验对试件进行试验研究,记录各个加载级的试验现象和总共160条通道数据。试验结束后对采集的数据进行处理分析,并绘制了160条滞回曲线以证明数据的可靠性,然后从滞回曲线、骨架曲线、承载力退化、变形和耗能能力、层间位移角、钢连梁剪切变形、钢材应变等方面研究了试件的抗震性能,探索了试件的受力特征和破坏机理。
试件在低周往复加载试验过程中表现出良好的滞回性能。试件破坏时墙体底部混凝土压溃,纵向钢筋和型钢暗柱发生屈曲,试件呈现出弯曲破坏的破坏模式。破坏时钢连梁塑性转角明显,但没有达到偏心支撑框架中耗能梁段的塑性转角上限值。墙体顶点位移角远远超过GB50011-2010中混凝土结构的顶点位移角限值1/100。但试件最终破坏时型钢暗柱位置处混凝土表面形成了竖向通缝导致墙体承载力下降,建议改变型钢暗柱构造。从试件的各曲线中分析得出,钢连梁先于墙肢发生屈服,按照基于耦连比的设计方法能够达到预定的屈服顺序和屈服机制,试件按照理想的破坏模式发生了破坏,但对钢连梁与内置型钢暗柱的构造,需要进行优化。