型鋼混凝土(SRC)剪力墻已廣泛應(yīng)用于高層及超高層建筑中,其抗震性能的改善一直是結(jié)構(gòu)工程界普遍關(guān)注和研究的焦點之一�，F(xiàn)有的諸多改善措施如邊框外包鋼管、腹板內(nèi)置斜撐、腹板內(nèi)置鋼板、腹板外包鋼板等,雖然對墻體的極限變形性能有比較明顯的改善效果,但普遍存在構(gòu)造復(fù)雜、施工困難等問題,從而限制了這些措施在實際工程中的推廣應(yīng)用。同時,歸納現(xiàn)有資料發(fā)現(xiàn),各種增強措施似乎都存在一定的局限性,在某些情況下的改善效果不大甚至對極限變形還有減小作用,需要我們從受力機理上進行更加清楚的認識。另一方面,針對SRC剪力墻,尤其是剪切效應(yīng)明顯的中高和低矮剪力墻的非線性有限元模擬方法還不夠成熟和完善,SRC剪力墻抗震性能改善措施的研究主要依靠結(jié)構(gòu)試驗方法,缺乏必要的數(shù)值模擬分析輔助手段,導(dǎo)致研究工作的系統(tǒng)性和深入程度受到較大影響。針對上述問題,論文圍繞提出更加簡便有效的SRC剪力墻抗震性能改善措施和建立SRC剪力墻非線性有限元模擬分析方法展開研究,主要完成了以下研究工作:(1)SRC剪力墻抗震性能改善措施試驗研究。進行了18片SRC剪力墻試件的抗震性能試驗,比較系統(tǒng)地研究了在腹板中部設(shè)置豎向型鋼、在墻體邊框暗柱區(qū)增設(shè)型鋼、在邊框暗柱區(qū)底部外包鋼套筒、在墻體底部區(qū)域增設(shè)水平鋼板帶等多種簡便措施對SRC剪力墻抗震性能的改善效果。試驗結(jié)果表明:對于SRC中高剪力墻,在墻體腹板區(qū)域增設(shè)豎向型鋼的措施對墻體的極限變形能力不但不能改善,反而有不利影響;本文提出的在墻體邊框底部暗柱區(qū)設(shè)置外包鋼套筒措施施工簡便,且能有效改善SRC中高剪力墻的極限變形能力,進一步將鋼套筒嵌入基礎(chǔ)能取得更加明顯的改善效果。對于SRC低矮剪力墻,在墻體腹板區(qū)域增設(shè)豎向型鋼的措施能有效提高墻體的極限變形能力和耗能性能;在腹板內(nèi)置豎向型鋼的基礎(chǔ)上,在墻體底部區(qū)域增設(shè)水平鋼板帶,能進一步提高SRC低矮剪力墻的抗震性能。(2)SRC剪力墻有限元非線性全過程模擬分析方法研究。在對現(xiàn)有數(shù)值模擬分析方法進行深入對比分析的基礎(chǔ)上,根據(jù)SRC剪力墻的受力特征,綜合考慮幾何模型、材料本構(gòu)、網(wǎng)格劃分、極限狀態(tài)確定等關(guān)鍵問題,提出了三維模型和二維模型相結(jié)合的“邊框柱-腹板組合分析模型”(C-W模型)。通過與試驗的對比分析表明,該模型方法收斂性好、計算結(jié)果穩(wěn)定、可拓展性強,能夠較準(zhǔn)確地計算SRC剪力墻的極限變形能力和極限承載力、模擬SRC剪力墻全過程受力行為和描述SRC剪力墻的破壞過程與破壞模式,為開展SRC剪力墻非線性模擬及其抗震性能改善措施的研究提供了必要的分析手段。(3)SRC剪力墻抗震性能改善措施的參數(shù)分析及作用機理研究。采用本文提出的C-W模型分析方法,對帶鋼套筒SRC剪力墻、腹板內(nèi)置豎向型鋼SRC剪力墻進行有限元模擬參數(shù)影響性分析,彌補了試驗樣本數(shù)量不足和測試數(shù)據(jù)不完備的缺陷,結(jié)合結(jié)構(gòu)試驗,給出了邊框底部增設(shè)鋼套筒措施和腹板內(nèi)置豎向型鋼措施的工程應(yīng)用構(gòu)造建議,其中包括措施的適用范圍、套筒高度及套筒截面尺寸要求以及腹板中部型鋼的設(shè)置部位、型鋼橫截面積要求等。在此基礎(chǔ)上,進一步對SRC剪力墻邊框加強型和腹板加強型改善措施的作用機理和作用效果進行了討論,結(jié)合大量現(xiàn)有抗震性能改善措施試驗結(jié)果的對比印證,總結(jié)提出了選用SRC剪力墻抗震性能改善措施的基本規(guī)則。
【學(xué)位單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TU973.16;TU973.31
【部分圖文】：

圖 1.1 北京中國尊核心筒剪力墻Fig. 1.1 Shear wall within the core tube of China Zun Towel海環(huán)球金融中心大廈主體結(jié)構(gòu)地下 3 層，地上 101 層，建筑總高度結(jié)構(gòu)為鋼-混凝土混合結(jié)構(gòu)，采用巨型框架、核心筒及伸臂桁架組成抵抗水平荷載，由于核心筒平面形式比較復(fù)雜且經(jīng)過兩次轉(zhuǎn)換，核向不連續(xù)，在核心筒的角部沿墻體全高設(shè)置了型鋼暗柱，形成了型墻[12-14]；上海中心毗鄰上海環(huán)球金融中心，于 2017 年 4 月建成并投入共 128 層，建筑總高度 632m，上海中心的抗側(cè)力系統(tǒng)是一個“核心-巨型框架”，核心筒由型鋼混凝土剪力墻組成[15-17]。慶“嘉陵帆影”二期超高層塔樓結(jié)構(gòu)高 440m，94 層，結(jié)構(gòu)體系由低筒+伸臂桁架+腰桁架結(jié)構(gòu)體系，在 380m 高空轉(zhuǎn)換為帶支撐的純鋼結(jié)構(gòu)核心筒在地震作用下的延性，設(shè)計時對筒體角部沿全高設(shè)置約束邊緣筋混凝土剪力墻的底部加強區(qū)（9 層以下）內(nèi)置實腹式型鋼混凝土柱鋼混凝土剪力墻[18]，如圖 1.2 所示。

圖 1.1 北京中國尊核心筒剪力墻Fig. 1.1 Shear wall within the core tube of China Zun Towel上海環(huán)球金融中心大廈主體結(jié)構(gòu)地下 3 層，地上 101 層，建筑總高度 4體結(jié)構(gòu)為鋼-混凝土混合結(jié)構(gòu)，采用巨型框架、核心筒及伸臂桁架組成三系抵抗水平荷載，由于核心筒平面形式比較復(fù)雜且經(jīng)過兩次轉(zhuǎn)換，核心方向不連續(xù)，在核心筒的角部沿墻體全高設(shè)置了型鋼暗柱，形成了型鋼力墻[12-14]；上海中心毗鄰上海環(huán)球金融中心，于 2017 年 4 月建成并投入使程共 128 層，建筑總高度 632m，上海中心的抗側(cè)力系統(tǒng)是一個“核心筒架-巨型框架”，核心筒由型鋼混凝土剪力墻組成[15-17]。重慶“嘉陵帆影”二期超高層塔樓結(jié)構(gòu)高 440m，94 層，結(jié)構(gòu)體系由低區(qū)心筒+伸臂桁架+腰桁架結(jié)構(gòu)體系，在 380m 高空轉(zhuǎn)換為帶支撐的純鋼結(jié)構(gòu)體強核心筒在地震作用下的延性，設(shè)計時對筒體角部沿全高設(shè)置約束邊緣構(gòu)鋼筋混凝土剪力墻的底部加強區(qū)（9 層以下）內(nèi)置實腹式型鋼混凝土柱及型鋼混凝土剪力墻[18]，如圖 1.2 所示。

1 緒 論深圳京基金融中心塔樓結(jié)構(gòu)高 441.8m，地上 98 層，地下 4 層，結(jié)構(gòu)采用凝土核心筒、巨型鋼斜支撐框架以及伸臂桁架及腰桁架的三重結(jié)構(gòu)體系體結(jié)構(gòu)運用了高強混凝土，為保證核心筒的延性和剛度，在剪力墻內(nèi)設(shè)柱，從而形成了型鋼混凝土剪力墻[19; 20]，如圖 1.3。中國國家博物館工程結(jié)構(gòu)采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，樓層及屋頂大跨部分采用鋼結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)設(shè)計為 100 年,建筑結(jié)構(gòu)安全等級為一級，結(jié)構(gòu)重要性系數(shù) 1.1，抗震設(shè)防基本8 度。由于建筑功能需要墻體厚度限制在 600mm，采用普通混凝土墻體不夠的承載力，且延性無法保證，為此采用了型鋼-內(nèi)置鋼板混凝土組合剪[21-23]，如圖 1.4。
【參考文獻】

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本文編號：2852813