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基于钢板屈曲分析的双钢板-混凝土组合剪力墙轴压承载力计算方法

韦芳芳 郑泽军 喻君 王永泉

韦芳芳, 郑泽军, 喻君, 王永泉. 基于钢板屈曲分析的双钢板-混凝土组合剪力墙轴压承载力计算方法[J]. 工程力学, 2019, 36(2): 154-164. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2017.12.0938
引用本文: 韦芳芳, 郑泽军, 喻君, 王永泉. 基于钢板屈曲分析的双钢板-混凝土组合剪力墙轴压承载力计算方法[J]. 工程力学, 2019, 36(2): 154-164. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2017.12.0938
WEI Fang-fang, ZHENG Ze-jun, YU Jun, WANG Yong-quan. COMPUTATIONAL METHOD FOR AXIAL COMPRESSION CAPACITY OF DOUBLE STEEL-CONCRETE COMPOSITE SHEAR WALLS WITH CONSIDERATION OF BUCKLING[J]. Engineering Mechanics, 2019, 36(2): 154-164. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2017.12.0938
Citation: WEI Fang-fang, ZHENG Ze-jun, YU Jun, WANG Yong-quan. COMPUTATIONAL METHOD FOR AXIAL COMPRESSION CAPACITY OF DOUBLE STEEL-CONCRETE COMPOSITE SHEAR WALLS WITH CONSIDERATION OF BUCKLING[J]. Engineering Mechanics, 2019, 36(2): 154-164. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2017.12.0938

基于钢板屈曲分析的双钢板-混凝土组合剪力墙轴压承载力计算方法

doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2017.12.0938
基金项目: 国家自然科学基金项目(51608168);中央高校业务费项目(2017B41814,2017B16014)
详细信息
    作者简介:

    韦芳芳(1978-),女,浙江人,副教授,博士,硕导,主要从事钢-混凝土组合结构研究(E-mail:ffwei@hhu.edu.cn);郑泽军(1994-),男,浙江人,硕士生,主要从事钢-混凝土组合结构研究(E-mail:zhengzj@hhu.edu.cn);王永泉(1981-),男,江苏人,副教授,博士,硕导,主要从事复杂结构施工分析研究(E-mail:wyq_hhu@hhu.edu.cn).

    通讯作者: 喻君(1982-),男,浙江人,副教授,博士,硕导,从事结构抗爆和抗倒塌研究(E-mail:yujun@hhu.edu.cn).
  • 中图分类号: TU398;TU312

COMPUTATIONAL METHOD FOR AXIAL COMPRESSION CAPACITY OF DOUBLE STEEL-CONCRETE COMPOSITE SHEAR WALLS WITH CONSIDERATION OF BUCKLING

  • 摘要: 为了考虑钢板屈曲对双钢板-混凝土组合(DSCC)剪力墙的轴压承载力的影响,该文首先以4个组合墙的轴压试验为基础,采用ABAQUS建立DSCC剪力墙的有限元模型。模型中混凝土采用实体单元,钢板采用壳单元,剪力连接件采用非线性弹簧单元SpringA,并考虑了材料非线性和钢板初始缺陷。在验证有限元模型后,研究了不同参数对钢板屈曲的影响,得到了钢板屈曲应力的计算公式。分析结果表明:当钢板出现局部横向贯通屈曲时,破坏模式为屈曲位置的混凝土压碎;当钢板未发生屈曲时,破坏模式为钢板屈服;墙侧面钢板宽度较小时,侧面钢板不会发生屈曲。最后,基于钢板屈曲分析以及构件极限状态下的应力状态分析,提出了新的DSCC剪力墙的轴压承载力计算方法,引入了钢板屈曲的影响。结构表明:对比规范JGJ/T 380―2015采用的计算公式,该文提出的计算方法具有更高的精度和稳定性,可用于DSCC剪力墙的深入研究以及工程设计。
  • [1] Pryer J W, Bowerman H G. The development and use of British steel Bi-Steel[J]. Journal of Constructional Steel Research, 1998, 46(1):173-178.
    [2] Takeuchi M, Narikawa M, Matsuo I, et al. Study on a concrete filled structure for nuclear power plants[J]. Nuclear Engineering and Design, 1998, 179(2):209-223.
    [3] 祝文君, 马军, 黄会平, 等. 双层钢板组合剪力墙在异型结构中的应用及研究[J]. 特种结构, 2010, 27(2):14-16. Zhu Wenjun, Ma Jun, Huang Huiping, et al. Application and research of double-layer steel composite shear wall in the special structure[J]. Special Structures, 2010, 27(2):14-16. (in Chinese)
    [4] 丁朝辉, 江欢成, 曾菁, 等. 双钢板-混凝土组合墙的大胆尝试——盐城电视塔结构设计[J]. 建筑结构, 2011, 41(12):87-91. Ding Zhaohui, Jiang Huancheng, Zeng Jing, et al. An innovative application of SCS composite wall:Structural design of Yancheng TV Tower[J]. Building Structure, 2011, 41(12):87-91. (in Chinese)
    [5] 赵宏, 雷强, 侯胜利, 等. 八柱巨型结构在广州东塔超限设计中的工程应用[J]. 建筑结构, 2012, 42(10):1-6. Zhao Hong, Lei Qiang, Hou Shengli, et al. Engineering application of 8 columns mega frame-core wall system in Guangzhou East Tower[J]. Building Structure, 2012, 42(10):1-6. (in Chinese)
    [6] Eom T S, Park H G, Lee C H, et al. Behavior of double skin composite wall subjected to in-plane cyclic loading[J]. Journal of Structural Engineering, 2009, 135(10):1239-1249.
    [7] 聂建国, 卜凡民, 樊健生. 低剪跨比双钢板-混凝土组合剪力墙抗震性能试验研究[J]. 建筑结构学报, 2011, 32(11):74-81. Nie Jianguo, Bu Fanmin, Fan Jiansheng. Experimental research on seismic behavior of low shear-span ratio composite shear wall with double steel plates and infill concrete[J]. Journal of Building Structures, 2011, 32(11):74-81. (in Chinese)
    [8] 李盛勇, 聂建国, 刘付钧, 等. 外包多腔钢板-混凝土组合剪力墙抗震性能试验研究[J]. 土木工程学报, 2013, 46(10):26-38. Li Shengyong, Nie Jianguo, Liu Fujun, et al. Experimental study on aseismic behavior of concrete filled double-steel-plate composite shear walls[J]. China Civil Engineering Journal, 2013, 46(10):26-38. (in Chinese)
    [9] Ji X, Jiang F, Qian J. Seismic behavior of steel tube-double steel plate-concrete composite walls:Experimental tests[J]. Journal of Constructional Steel Research, 2013, 86:17-30.
    [10] 马恺泽, 刘伯权, 鄢红良, 等. 高轴压比双层钢板-高强混凝土组合剪力墙抗震性能试验研究[J]. 工程力学, 2014, 31(5):218-224. Ma Kaize, Liu Boquan, Yan Hongliang, et al. Experimental investigation on aseismic behavior of dual steel high strength concrete shear walls with high axial load ratio[J]. Engineering Mechanics, 2014, 31(5):218-224. (in Chinese)
    [11] 李健, 罗永峰, 郭小农, 等. 双层钢板组合剪力墙抗震性能试验研究[J]. 同济大学学报(自然科学版), 2013, 41(11):1636-1643. Li Jian, Luo Yongfeng, Guo Xiaonong, et al. Experimental research on seismic behavior of double skin composite shear wall[J]. Journal of Tongji University, 2013, 41(11):1636-1643. (in Chinese)
    [12] 刘鸿亮, 蔡健, 杨春, 等. 带约束拉杆双层钢板内填混凝土组合剪力墙抗震性能试验研究[J]. 建筑结构学报, 2013, 34(6):84-92. Liu Hongliang, Cai jian, Yang Chun, et al. Experimental study on seismic behavior of composite shear wall with double steel plates and infill concrete with binding bars[J]. Journal of Building Structures, 2013, 34(6):84-92. (in Chinese)
    [13] 朱立猛, 周德源, 赫明月. 带约束拉杆钢板-混凝土组合剪力墙抗震性能试验研究[J]. 建筑结构学报, 2013, 34(6):93-102. Zhu Limeng, Zhou Deyuan, He Mingyue, Experimental research on seismic behavior of composite concrete and steel plate shear walls with binding bars[J]. Journal of Building Structures, 2013, 34(6):93-102. (in Chinese)
    [14] 韦芳芳, 杜金娥, 胡雪峰, 等. 单面受火双钢板-混凝土组合剪力墙的耐火性能试验研究[J]. 东南大学学报(自然科学版), 2016, 46(3):518-522. Wei Fangfang, Du Jin'e, Hu Xuefeng, et al. Experimental research on fire performance of concrete filled double steel-plate composite wall exposed to one-side fire[J]. Journal of Southeast University, 2016, 46(3):518-522. (in Chinese)
    [15] 胡红松, 聂建国. 双钢板-混凝土组合剪力墙变形能力分析[J]. 建筑结构学报, 2013, 34(5):52-62. Hu Hongsong, Nie Jianguo. Deformability analysis of composite shear walls with double steel plates and infill concrete[J]. Journal of Building Structures, 2013, 34(5):52-62. (in Chinese)
    [16] 张有佳, 李小军, 贺秋梅, 等. 钢板混凝土组合墙体局部稳定性轴压试验研究[J]. 土木工程学报, 2016, 49(1):62-68. Zhang Youjia, Li Xiaojun, He Qiumei, et al. Experimental study on local stability of composite walls with steel plates and filled concrete under concentric loads[J]. China Civil Engineering Journal, 2016, 49(1):62-68. (in Chinese)
    [17] JGJ 138-2016, 组合结构设计规范[S]. 北京:中国建筑工业出版社, 2016. JGJ 138-2016, Code for design of composite structures[S]. Beijing:China Architecture & Building Press, 2016. (in Chinese)
    [18] JGJ/T 380-2015, 钢板剪力墙技术规程[S]. 北京:中国建筑工业出版社, 2015. JGJ/T 380-2015, Technical specification for steel plate shear walls[S]. Beijing:China Architecture & Building Press, 2015. (in Chinese)
    [19] 刘阳冰, 杨庆年, 刘晶波, 等. 双钢板-混凝土剪力墙轴心受压性能试验研究[J]. 四川大学学报(工程科学版), 2016, 48(2):83-90. Liu Yangbing, Yang Qingnian, Liu Jingbo, et al. Experimental research on axial compressive behavior of shear wall with double steel plates and filled concrete[J]. Journal of Sichuan University, 2016, 48(2):83-90. (in Chinese)
    [20] GB 50010-2010, 混凝土结构设计规范[S]:北京:中国建筑工业出版社, 2011. GB 50010-2010, Code for design of concrete structures[S]. Beijing:China Architecture & Building Press, 2011. (in Chinese)
    [21] Alfarah B, López-Almansa F, Oller S. New methodology for calculating damage variables evolution in Plastic Damage Model for RC structures[J]. Engineering Structures, 2017, 132:70-86.
    [22] Krätzig W B, Pölling R. An elasto-plastic damage model for reinforced concrete with minimum number of material parameters[J]. Computers & Structures, 2004, 82(15):1201-1215.
    [23] Ollgaard J G, Slutter R G, Fisher J W. Shear strength of stud connectors in lightweight and normalweight concrete[J]. AISC Engineering, 1971, 8(4):55-64.
    [24] 马原. 组合结构栓钉连接件抗拔性能研究[D]. 北京:清华大学, 2015:85-92. Ma Yuan. Research on the uplift performance of headed studs in composite structure[D]. Beijing:Tsinghua University, 2015:85-92. (in Chinese)
    [25] 庄茁. 基于ABAQUS的有限元分析和应用[M]. 北京:清华大学出版社, 2009:209-217. Zhuang Zhuo. Finite element analysis and applications based on software ABAQUS[M]. Beijing:Tsinghua University Press, 2009:209-217. (in Chinese)
    [26] DS Simulia Corporation. Getting started with abaqus:interactive edition[Z]. Rhode Island:DS Simulia Corporation, 2012.
    [27] Yang Y, Liu J, Fan J. Buckling behavior of double-skin composite walls:An experimental and modeling study[J]. Journal of Constructional Steel Research, 2016, 121:126-135.
    [28] Akiyama H, Sekimoto H, Fukihara M, et al. A compression and shear loading test of concrete filled steel bearing wall[C]//Transaction of the 11th International Conference on Structural Mechanics in Reactor Technology. Tokyo, Japan:International Association for Structural Mechanics in Reactor Technology (IASMiRT), 1991:323-328.
    [29] 张有佳, 李小军. 钢板混凝土组合墙轴压受力性能有限元分析[J]. 工程力学, 2016, 33(8):84-92. Zhang Youjia, Li Xiaojun, Finite element analysis of axial compressive stress performance for steel plate reinforced concrete compound walls[J]. Engineering Mechanics, 2016, 33(8):84-92. (in Chinese)
    [30] Pallares L, Hajjar J F. Headed steel stud anchors in composite structures, Part Ⅱ:tension and interaction[J]. Journal of Constructional Steel Research, 2010, 66(2):213-228.
    [31] Huang Z, Liew J Y R. Compressive resistance of steel-concrete-steel sandwich composite walls with J-hook connectors[J]. Journal of Constructional Steel Research, 2016, 124:142-162.
    [32] Hao T, Cao W, Qiao Q, et al. Structural performance of composite shear walls under compression[J]. Applied Sciences, 2017, 7(2):162.
  • [1] 于云龙, 杨勇, 薛亦聪, 刘亚平, 蒋雪雅.  型钢混凝土空腹叠合梁受剪承载力试验研究 . 工程力学, 2019, 36(3): 214-223. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2017.12.0991
    [2] 宁克洋, 杨璐, 赵梦晗.  不锈钢压弯构件整体稳定性能有限元研究与承载力计算方法 . 工程力学, 2019, 36(12): 113-120. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2018.12.0705
    [3] 杨勇, 薛亦聪, 于云龙.  预制装配型钢混凝土梁受剪承载力试验与计算方法研究 . 工程力学, 2019, 36(6): 92-100. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2018.04.0217
    [4] 武海鹏, 曹万林, 董宏英.  基于“统一理论”的异形截面多腔钢管混凝土柱轴压承载力计算 . 工程力学, 2019, 36(8): 114-121. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2018.07.0397
    [5] 唐琼, 李易, 陆新征, 闫维明.  多螺箍筋柱轴压承载力研究 . 工程力学, 2018, 35(S1): 166-171. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2017.06.S033
    [6] 徐礼华, 吴敏, 周鹏华, 谷雨珊, 许明耀.  钢管自应力自密实高强混凝土短柱轴心受压承载力试验研究 . 工程力学, 2017, 34(3): 93-100. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2015.08.0666
    [7] 吴毅彬, 黄延, 瞿革.  大型船厂工业刚性地坪结构设计方法研究 . 工程力学, 2016, 33(增刊): 133-137. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2015.04.S056
    [8] 王小莉, 上官文斌, 李明敏, 段小成, 阎礁.  不同超弹性本构模型和多维应力下开裂能密度的计算方法 . 工程力学, 2015, 32(4): 197-205. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2013.10.0990
    [9] 张建仁, 唐皇, 彭建新, 李炬.  锚贴钢板加固RC锈蚀梁承载力计算方法与试验研究 . 工程力学, 2015, 32(3): 97-103. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2013.09.0862
    [10] 陈卓异, 黄侨, 杨明, 胡世翔.  波形钢腹板组合槽型梁剪切挠度计算方法与试验研究 . 工程力学, 2014, 31(10): 116-122. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2013.04.0369
    [11] 王先铁, 马尤苏夫, 郝际平, 白连平, 刘天龙.  钢板剪力墙边缘构件的计算方法研究 . 工程力学, 2014, 31(8): 175-182. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2013.03.0224
    [12] 朱力, 蔡建军, 聂建国.  波形钢腹板的弹性剪切屈曲强度 . 工程力学, 2013, 30(7): 40-46,54. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2012.02.0081
    [13] 卢亦焱, 龚田牛, 张学朋, 薛继锋.  外套钢管自密实混凝土加固钢筋混凝土圆柱轴压受力分析 . 工程力学, 2013, 30(9): 158-165. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2012.05.0350
    [14] 聂建国, 卜凡民, 樊健生.  高轴压比、低剪跨比双钢板-混凝土组合剪力墙拟静力试验研究 . 工程力学, 2013, 30(6): 60-66. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2011.09.0587
    [15] 李易, 陆新征, 叶列平, 任爱珠.  混凝土框架结构火灾连续倒塌数值分析模型 . 工程力学, 2012, 29(4): 96-103,. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2010.06.0397
    [16] 黄 靓 徐紫鹏 鲁懿虬.  弯剪共同作用下钢筋混凝土梁承载力计算方法的研究 . 工程力学, 2012, 29(12): 302-306. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2011.03.0100
    [17] 陆新征, 林旭川, 叶列平, 李 易, 唐代远.  地震下高层建筑连续倒塌数值模型研究 . 工程力学, 2010, 27(11): 64-070. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2010.02.0101
    [18] 周绪红, 刘界鹏, 张素梅.  圆钢管约束钢筋混凝土短柱的轴压力学性能 . 工程力学, 2009, 26(11): 53-059.
    [19] 曾庆响;蔡 健;周 利;曾宪伟.  混凝土双向受弯构件受剪承载力计算的研究进展 . 工程力学, 2009, 26(增刊 I): 84-088.
    [20] 李升才.  带框复合墙板承载力计算的简化模型与方法 . 工程力学, 2007, 24(12): 0-145,.
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出版历程
  • 收稿日期:  2017-12-11
  • 修回日期:  2018-03-15
  • 刊出日期:  2019-02-28

基于钢板屈曲分析的双钢板-混凝土组合剪力墙轴压承载力计算方法

doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2017.12.0938
    基金项目:  国家自然科学基金项目(51608168);中央高校业务费项目(2017B41814,2017B16014)
    作者简介:

    韦芳芳(1978-),女,浙江人,副教授,博士,硕导,主要从事钢-混凝土组合结构研究(E-mail:ffwei@hhu.edu.cn);郑泽军(1994-),男,浙江人,硕士生,主要从事钢-混凝土组合结构研究(E-mail:zhengzj@hhu.edu.cn);王永泉(1981-),男,江苏人,副教授,博士,硕导,主要从事复杂结构施工分析研究(E-mail:wyq_hhu@hhu.edu.cn).

    通讯作者: 喻君(1982-),男,浙江人,副教授,博士,硕导,从事结构抗爆和抗倒塌研究(E-mail:yujun@hhu.edu.cn).
  • 中图分类号: TU398;TU312

摘要: 为了考虑钢板屈曲对双钢板-混凝土组合(DSCC)剪力墙的轴压承载力的影响,该文首先以4个组合墙的轴压试验为基础,采用ABAQUS建立DSCC剪力墙的有限元模型。模型中混凝土采用实体单元,钢板采用壳单元,剪力连接件采用非线性弹簧单元SpringA,并考虑了材料非线性和钢板初始缺陷。在验证有限元模型后,研究了不同参数对钢板屈曲的影响,得到了钢板屈曲应力的计算公式。分析结果表明:当钢板出现局部横向贯通屈曲时,破坏模式为屈曲位置的混凝土压碎;当钢板未发生屈曲时,破坏模式为钢板屈服;墙侧面钢板宽度较小时,侧面钢板不会发生屈曲。最后,基于钢板屈曲分析以及构件极限状态下的应力状态分析,提出了新的DSCC剪力墙的轴压承载力计算方法,引入了钢板屈曲的影响。结构表明:对比规范JGJ/T 380―2015采用的计算公式,该文提出的计算方法具有更高的精度和稳定性,可用于DSCC剪力墙的深入研究以及工程设计。

English Abstract

韦芳芳, 郑泽军, 喻君, 王永泉. 基于钢板屈曲分析的双钢板-混凝土组合剪力墙轴压承载力计算方法[J]. 工程力学, 2019, 36(2): 154-164. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2017.12.0938
引用本文: 韦芳芳, 郑泽军, 喻君, 王永泉. 基于钢板屈曲分析的双钢板-混凝土组合剪力墙轴压承载力计算方法[J]. 工程力学, 2019, 36(2): 154-164. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2017.12.0938
WEI Fang-fang, ZHENG Ze-jun, YU Jun, WANG Yong-quan. COMPUTATIONAL METHOD FOR AXIAL COMPRESSION CAPACITY OF DOUBLE STEEL-CONCRETE COMPOSITE SHEAR WALLS WITH CONSIDERATION OF BUCKLING[J]. Engineering Mechanics, 2019, 36(2): 154-164. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2017.12.0938
Citation: WEI Fang-fang, ZHENG Ze-jun, YU Jun, WANG Yong-quan. COMPUTATIONAL METHOD FOR AXIAL COMPRESSION CAPACITY OF DOUBLE STEEL-CONCRETE COMPOSITE SHEAR WALLS WITH CONSIDERATION OF BUCKLING[J]. Engineering Mechanics, 2019, 36(2): 154-164. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2017.12.0938
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