带竖缝钢板混凝土组合剪力墙由带竖缝钢板外包混凝土组成,具有如下特点外包混凝土作为钢板的侧向支撑,阻止了钢板的屈曲,钢板不需设置横向和纵向加劲肋;混凝土作为钢板的隔热保护层,使钢板不需要额外防火保护;横向荷载全部由钢板承担,混凝土不承担横向力,消除了混凝土使用阶段的裂缝;通过在钢板上开竖缝,使钢板在横向荷载作用下受剪变为由竖缝分割的"钢板柱"受弯;通过竖缝设计可以调节剪力墙的刚度、屈曲荷载、承载力、延性系数和耗能能力。本项目主要研究钢板开竖缝、钢板外包混凝土对钢板剪力墙性能和钢板混凝土组合剪力墙抗震性能的影响;揭示带竖缝钢板剪力墙和带竖缝钢板混凝土组合剪力墙在横向循环荷载作用下的刚度、承载力、延性和耗能能力,获得相应的骨架曲线和滞回曲线模型;提出基于性能的带竖缝钢板剪力墙和带竖缝钢板混凝土组合剪力墙的设计方法和建议。
本项目采用ANSYS有限元软件分析了钢板剪力墙、开缝钢板剪力墙、钢板混凝土组合剪力墙以及开缝钢板混凝土组合剪力墙的力学性能;同时对13个两边连接的钢板剪力墙、开缝钢板剪力墙和钢板混凝土组合剪力墙试件进行了试验研究。理论分析结果与试验结果进行对比,验证了理论分析的正确性,探讨了各参数对剪力墙力学性能的影响。研究结果表明薄板和中厚板在受力过程中发生较大的出平面变形,在往复荷载作用下易发生“跃越失稳”,滞回曲线的“捏缩”现象严重,耗能能力差。在两边连接钢板剪力墙的侧边设置加劲肋可以有效地防止侧边过早发生屈曲,改善其力学性能和耗能能力,通过理论分析给出了加劲肋的设计建议。在钢板上开设竖缝虽然在一定程度上降低了剪力墙的刚度和承载力,但其在往复荷载作用下的滞回曲线相对饱满,同时避免了因“跃越失稳”而造成的滞回曲线波动,合理的开缝形式能够改善钢板剪力墙后期的破坏模式,使其以缝间小柱的弯扭变形耗能。合理的构造措施是两边连接钢板混凝土组合剪力墙能否获得优越耗能能力的关键,在试验研究的基础上,提出了端部加劲的构造措施,有效地延缓了钢板角部过早地发生局部屈曲,使其获得饱满的滞回曲线,耗能能力显著提高。