型鋼剪力墻抗震性能試驗(yàn)研究

羅　玲，孫建中，吳俊宏

1.四川大學(xué)錦城學(xué)院，四川成都　610000 2.恒大地產(chǎn)集團(tuán)南寧有限公司，廣西南寧　610000 3.成都印鈔有限公司，四川成都　610000

型鋼剪力墻抗震性能試驗(yàn)研究

羅玲1，孫建中2，吳俊宏3

1.四川大學(xué)錦城學(xué)院，四川成都610000 2.恒大地產(chǎn)集團(tuán)南寧有限公司，廣西南寧610000 3.成都印鈔有限公司，四川成都610000

冷彎型鋼作為剪力墻內(nèi)的斜撐和暗柱內(nèi)豎向型鋼，可以降低剪力墻中型鋼的用鋼量，為今后的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供更多的選擇和方案。本文作者做了3片剪跨比為1.8的剪力墻試驗(yàn)。3個(gè)試件除了斜撐，其他參數(shù)完全一樣。本文通過(guò)試驗(yàn)分析了冷彎型鋼作為內(nèi)桁架的剪力墻結(jié)構(gòu)的抗震性能，得出結(jié)論，設(shè)置冷彎型鋼斜撐的剪力墻承載能力和延性都有所提高。

冷彎型鋼；剪力墻結(jié)構(gòu)；抗震性能

1　冷彎型鋼內(nèi)桁架剪力墻結(jié)構(gòu)

在混凝土中配置普通型鋼和一定的構(gòu)造鋼筋及受力筋形成的鋼與混凝土組合結(jié)構(gòu)便是型鋼混凝土結(jié)構(gòu)。在普通型鋼剪力墻中，以冷彎型鋼代替普通熱軋型鋼作為剪力墻結(jié)構(gòu)的內(nèi)部桁架（剪力墻兩端的暗支撐和剪力墻中部的斜撐形成的型鋼骨架），即形成冷彎型鋼混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)［1］。

2　冷彎型鋼內(nèi)桁架剪力墻結(jié)構(gòu)抗震試驗(yàn)

2.1試驗(yàn)設(shè)計(jì)

本試驗(yàn)采用1/4的縮尺比例［2］，設(shè)計(jì)了3個(gè)相同構(gòu)件尺寸的冷彎型鋼內(nèi)桁架剪力墻（SRCHW）試件，試件尺寸如圖1所示。

試件混凝土強(qiáng)度為C60，剪跨比1.8，配置有相同的分布鋼筋和邊柱鋼筋，其編號(hào)依次是：SRCHW-1、SRCHW-2、SRCHW-3。試件的區(qū)別如下：

1）SRCHW-1沒有設(shè)置斜撐，只在墻體配置了分布鋼筋，在暗柱里配置了豎向鋼筋和豎向冷彎型鋼。

2）SRCHW-2比SRCHW-1多設(shè)置了冷彎型鋼斜撐，斜撐的形式是角鋼。將其錨固在暗柱內(nèi)的豎向冷彎型鋼上，形成型鋼骨架。斜撐的配鋼率為0.25%。

3）SRCHW-3在SRCHW-2的基礎(chǔ)上將斜撐中的角鋼換成了格構(gòu)式的冷彎型鋼。同時(shí)，將其錨固在暗柱豎向型鋼上，從而形成型鋼內(nèi)桁架。SRCHW-3的斜撐的配鋼率和SRCHW-2中斜撐配鋼率相同。

本試驗(yàn)加載采用擬靜力試驗(yàn)，豎向加載主要以軸壓比計(jì)算，水平加載分為力控制和位移控制2個(gè)方面。加載時(shí)，先施加豎向力，再以水平推力作為控制條件，逐級(jí)加載，尋找開裂荷載。之后以水平位移作為控制條件，逐級(jí)加載，直至結(jié)構(gòu)破壞。

2.2試驗(yàn)現(xiàn)象

2.2.1SRCHW-1試驗(yàn)現(xiàn)象

當(dāng)推力增加到100kN時(shí)，在墻體右下端出現(xiàn)了一條水平裂縫。當(dāng)拉力加載到100kN時(shí)，在墻體左下端出現(xiàn)了一條水平裂縫。由此可知，開裂荷載為100kN。

構(gòu)件破壞時(shí)，水平位移Δ=28.0mm。正向加載時(shí)，墻體受壓區(qū)混凝土嚴(yán)重剝落，墻體兩端的暗柱中的型鋼發(fā)生了嚴(yán)重變形。同時(shí)，暗柱中的豎向鋼筋也有較大變形，墻體發(fā)生嚴(yán)重傾斜。此時(shí)，水平荷載為206.0kN。反向加載時(shí)，破壞特征同正向加載。此時(shí)，水平荷載為-202.5kN。因此，構(gòu)件承受的極限荷載為204.25kN。構(gòu)件破壞詳圖如圖2所示。

2.2.2SRCHW-2試驗(yàn)現(xiàn)象

當(dāng)推力加載到了90kN時(shí)，在墻體受拉區(qū)出現(xiàn)了一條較長(zhǎng)的水平裂縫。當(dāng)拉力加載到110kN時(shí)，在墻體正底部出現(xiàn)了一條水平裂縫。由此可知，開裂荷載為100kN。

構(gòu)件破壞時(shí)，水平位移Δ=36.0mm。正向加載時(shí)，墻體受壓區(qū)混凝土大范圍脫落，在剪力墻體兩端的暗柱中，豎向鋼筋和型鋼都發(fā)生了嚴(yán)重變形。此時(shí)，墻體也發(fā)生了很大傾斜。此時(shí)，水平荷載為192.5kN。反向加載時(shí)，壓區(qū)混凝土發(fā)生爆裂迸射。同時(shí)受拉區(qū)外側(cè)的鋼筋被拉斷。但是，受壓脫落的混凝土范圍較小，基本集中在墻體的角部，由此可見大部分的壓力都由冷彎型鋼和豎向鋼筋承擔(dān)。此時(shí)水平荷載為-219.6.0kN。因此，構(gòu)件承受的極限荷載為206.05kN。構(gòu)件破壞詳圖如圖2所示。

2.2.3SRCHW-3試驗(yàn)現(xiàn)象

當(dāng)推力加載到了150kN時(shí)，在墻體受拉區(qū)出現(xiàn)了一條很長(zhǎng)的水平裂縫。當(dāng)反向荷載加載到150kN時(shí)，在墻體支座附近出現(xiàn)了一條更長(zhǎng)的水平裂縫。由此可知，開裂荷載為150kN。

構(gòu)件破壞時(shí)，水平位移Δ=32.0mm。正向加載時(shí)，墻體基座附近出現(xiàn)了較寬的受拉裂縫，墻體傾斜非常嚴(yán)重，有被拔起的趨勢(shì)。此時(shí)，水平荷載為203.0kN。反向加載時(shí)，剪力墻兩端的暗柱的豎向鋼筋和冷彎型鋼都有發(fā)生彎曲，甚至鼓出。墻體也有很明顯的傾斜。此時(shí)水平荷載為-224.0kN。因此，構(gòu)件承受的極限荷載為213.5kN。構(gòu)件破壞詳圖2所示。

3　結(jié)論

本文通過(guò)3個(gè)剪力墻的低周反復(fù)荷載試驗(yàn)，得出以下結(jié)論：

1）3個(gè)試件的開裂荷載不同。SRCHW-2和SRCHW-1相同，均為100kN，而SRCHW的開裂荷載較大，為150kN。因此不能確定冷彎型鋼作為斜撐可以提高結(jié)構(gòu)的開裂荷載。

2）與SRCHW-1相比，SRCHW-2和SRCHW-3的水平裂縫較多，斜裂縫較少。破壞時(shí)SRCHW-1的水平力為204.25kN，SRCHW-2的水平力為206.5kN，SRCHW-3的水平力為213.5kN，說(shuō)明冷彎型鋼斜撐可以提高結(jié)構(gòu)的極限承載力。

3）與SRCHW-1相比，SRCHW-2和SRCHW-3的水平位移明顯較大。破壞時(shí)SRCHW-1的水平位移為28.0mm，SRCHW-2的水平位移為36.0mm，SRCHW-3的水平位移為32.0mm，說(shuō)明冷彎型鋼斜撐可以提高結(jié)構(gòu)的延性。

［1］張超.淺析型鋼混凝土性能［J］.企業(yè)技術(shù)開發(fā)，2011（18）：121.

［2］中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn).建筑抗震試驗(yàn)方法規(guī)程（JGJ101-1996）［S］.中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，1996.

TU591

A

1674-6708（2016）166-0208-02

羅玲，四川大學(xué)錦城學(xué)院。孫建中，恒大地產(chǎn)集團(tuán)南寧有限公司。吳俊宏，成都印鈔有限公司。