钢管混凝土剪力墙抗震性能研究综述

【关键词】 钢管混凝土剪力墙 抗震 刚度 延性 

　　随着国民经济的高速增长，我国高层建筑和超高层建筑也越来越多，其结构形式也越来越复杂。研制抗震性能好的剪力墙是高层建筑抗震设计的关键技术。 

　　1 综述背景 

　　为克服钢筋混凝土剪力墙在工作中的缺点，提高其抗震能力，国内外学者针对钢筋混凝土剪力墙进行了许多研究。其中，开缝剪力墙主要包括：同济大学吕西林提出的填充氯丁橡胶带的带缝剪力墙[1]；东南大学李爱群提出的采用摩阻式控制装置的带缝剪力墙[2]；清华大学叶列平提出的双功能带缝剪力墙[3]。研究资料表明带缝剪力墙在一定程度上影响了墙的整体性和受力性能。 

　　1905年日本建造了第一个采用型钢混凝土柱的结构，1950年后，日本主要研究了型钢混凝土（SRC）梁的抗弯性能、SRC柱的偏压性能、SRC梁和柱的剪切性能、SRC梁柱节点抗剪性能及钢管与混凝土的黏结性能等[4]。我国从20世纪50年代开始应用SRC结构，近年来日渐增多[5][6]。90年代初清华大学对SRC剪力墙进行了抗弯性能试验研究[7]，随后国内外进行了许多研究[8]，研究表明：采用钢-混凝土组合剪力墙能够控制剪力墙中裂缝的发展，形成较完备的耗能机制，起到了良好的二道设防作用，使结构的抗震能力明显提高。 

　　2 国内外研究现状 

　　文献[9]对不同混凝土强度等级，不同轴压比，不同剪跨比，不同强弱抗剪连接键等设计参数的矩形钢管混凝土边框组合剪力墙的抗震性能进行了研究。研究表明：组合剪力墙及筒体可有效地将混凝土剪力墙侧向刚度和承载力大的优势与钢管混凝土柱抗震延性好的优势组合，钢管混凝土边框柱与混凝土剪力墙之间的抗剪连接键能可靠工作，工程应用效果良好。 

　　文献[10]研究了钢管混凝土边框剪力墙抗震性能，对不同轴压比、不同强弱抗剪连接键的矩形钢管混凝土边框剪力墙进行了低周反复荷载下的抗震性能试验研究。研究表明这种剪力墙可有效地组合混凝土剪力墙与钢管混凝土边框柱的优势，抗震效果良好。 

　　文献[11]对矩形钢管混凝土柱带框剪力墙用SAP2000软件做了有限元的弹性分析。该研究认为《矩形钢管混凝土结构技术规程》（CECS159）[12]中将作用于带框混凝土剪力墙的整体弯矩全部由钢管混凝土柱中产生的轴向拉力或压力承担，不考虑柱和剪力墙的局部弯矩的规定是符合该类结构特点的。 

　　文献[13]试验结果表明，带钢管混凝土边框的钢板剪力墙体系的受剪性能和钢板梁类似。在层间位移角为0.006之前两试件都处于弹性阶段，超过这一值后，钢板剪力墙沿着受压对角线屈曲，并且沿着受拉对角线拉区开始发展，钢管混凝土柱在试验的过程中基本保持在弹性阶段，水平工字形钢梁和钢管柱的抗弯连接表现出很好的延性。 

　　文献[14]对钢框架填充单侧钢板-混凝土组合剪力墙进行了研究，实验结果表明开缝的剪力墙比不开缝的普通剪力墙具有更好的延性，由于缝隙的存在，混凝土墙在位移较大的循环荷载作用下的破坏比不开缝的普通剪力墙要轻得多。 

　　3 结论和研究中的问题 

　　3.1 组合剪力墙的优点 

　　设置钢管混凝土边框对提高混凝土剪力墙的抗震性能具有相当明显的效果，不仅耗能能力大大增强，其强度也有所提高。钢管混凝土叠合边框内藏钢桁架剪力墙比普通钢管混凝土叠合柱边框剪力墙承载力高，刚度退化慢，延性好，抗震耗能能力强。 

　　3.2 组合剪力墙研究的问题 

　　钢管混凝土剪力墙的理论研究还不够成熟，目前国内外文献对型钢混凝土剪力墙构件的理论分析和数值模拟的报道还不多。 

　　3.3 钢管边框剪力墙研究的展望 

　　各种类型的钢管混凝土剪力墙构件整体性能的试验研究不多，当前国内外文献的试验研究主要集中在拟静力加载实验，但拟静力加载实验无法模拟结构在实际地震作用下的反应。 

　　参考文献 

　　[1]吕西林，孟良.一种新型抗震耗能剪力墙结构的抗震性能研究[J].世界地震工程，1995，11（2）：22-26，39. 

　　[2]李爱群，曹征良，丁大钧.带摩阻装置钢筋砼低剪力墙极限承载力分析[J].东南大学学报，1994，24（3）：70-74. 

　　[3]叶列平，康胜，曾勇.双功能带缝剪力墙的弹性受力性能分析[J].清华大学学报，1999，39（12）：79-81. 

　　[4]YAMADA Minoru.Steel panel encased R C composite shear walls[C].Composite Construction in Steel and Concrete Ⅱ.New York： ASCE，1992：899-912. 

　　[5]刘维亚.型钢混凝土组合结构构造与计算手册[K].北京：中国建筑工业出版社，2004.86 地震工程与工程振动 第27卷. 

　　[6]ANWAR Hossain K M. Design aspects of double skin profiled composite framed shear walls in construction and service stages[J].ACI Structural Journal，2004，101（1）：94-102. 

　　[7]王志浩，方鄂华，钱稼茹.钢骨混凝土剪力墙的抗弯性能[J].建筑结构，1998，28（2）：13-16. 

　　[8]金树达，苏幼坡，刘天适.钢筋混凝土薄钢板组合剪力墙的极限荷载[J].河北理工学院学报，1996，18（3）：76—80. 

　　[9]曹万林，王 敏，王绍合，张建伟，曾 彬.矩形钢管混凝土边框组合剪力墙及筒体结构抗震研究[J].工程力学，2008，25（SI）：58-69. 

　　[10]曹万林，王 敏，张建伟，王立长，朱兴刚.钢管混凝土边框剪力墙抗震试验及承载力计算[J].北京工业大学学报，2008，31（12）：1291-1297. 

　　[11]夏汉强，刘嘉祥，矩形钢管混凝土柱带框剪力墙的应用及受力分析.2005（01）. 

　　[12]CECSl59：2004，矩形钢管混凝土结构技术规程[S].北京：中国计划出版社，2004. 

　　[13]Astaneh2Asl A，Zhao Qiuhong.Cyclic behavior of steel shear wall systems[C].Annual Stability Conference.Seattle：Structural Stability Research Council，Bethlehem，PA，18015-3191，United States.2002，21-36. 

　　[14]Zhao Qiuhong，Astaneh2AslA.Cyclic behavior of traditional and innovative composite shear walls[J].Journal of Structural Engineering，2004，130（2）：271-284.