新型砌体复合填充墙钢框架体系试验研究及有限元分析.pdf

第! 卷# 第$ 期 西 安 建 筑 科 技 大 学 学 报（自然科学版） B21 !# ;21 $ %’ 年( 月 )* +, ’-. /.,01 23 45671 8 9:671 （;-=5- ?6,:.6: @A,,2. ） C61 %’ 新型砌体复合填充墙钢框架体系试验研究 及有限元分析 ( ( ( % 刘肖凡 ，霍凯成 ，谷# 倩 ，孙成访 （(1 武汉理工大学土木工程与建筑学院，湖北 武汉D!E ；% 1 东莞理工学院城市学院，广东 东莞$%!(’ ） 摘# 要：通过一榀(F % 钢框架模型和一榀(F % 腔砌块复合墙体钢框架模型在低周往复荷载作用下的抗侧力 试验，得到钢框架在低周往复荷载作用下的!! 滞回性能、刚度关系、延性系数、破坏形式及耗能性能等特 性，并对两榀框架的相关特性作了对比分析1 在此基础上，利用有限元分析软件对两榀钢框架模型进行非线性 有限元分析，得到空腔砌块复合墙体钢框架的顶点荷载位移骨架曲线，刚度退化曲线，框架、墙体在水平荷载 下的等效应力云图，其计算结果与试验吻合良好1 试验研究和理论分析表明，钢框架结构抗侧刚度较低，空腔 砌块复合墙体能显著的提高钢框架的抗侧刚度，两者能很好地协同工作，成为钢结构住宅有效的抗侧力体系1 关键词：钢结构；空腔砌体；抗侧力体系；试验研究；有限元 ! 中图分类号：9/!(!# # # # 文献标识码：4# # # # 文章编号：(’GEH! （%’ ）$G’!DG$# 1 我国钢产量连续多年世界第一，近年来国家出台的一系列政策鼓励建筑行业积极合理推广应用钢 结构1 钢结构具有自重轻、易安装、施工周期短、抗震性能好、投资回收快、环境污染小等优点，随着国家 禁用实心粘土砖和限制使用空心粘土砖政策的推出，加快住宅产业化进程、积极推广钢结构住宅体系在 国内受到普遍关注1 钢结构住宅中，围护结构的选用往往是其推广应用的技术关键1 在我国，各类砌体填 充墙常不考虑其对框架抗侧力的贡献［(］，然而在实际的受力过程中，由于砌体填充墙与框架的梁柱之 间耦连作用，使填充墙框架结构的受力情况与纯框架的受力情况有较大差异1 研究各组成部分之间的相 互关系，认清围护体系对钢框架抗侧力性能及改善抗震性能的贡献，对钢结构住宅产业的发展有着非常 ［%G! ］ 重要的意义 1 (# 试验简介 !1 ! 试 件 所谓空腔结构材料复合墙体，就是采用空腔结构砌块砌筑的砌体作为芯材，在砌体的两侧分别包覆 钢丝网和厚度为! II 的细石混凝土进行复合，共同组成一种夹芯复合墙体，如图( 所示1 在受力过程 中，面层与基材之间通过密切的粘结协同工作，形成一个整体，达到延缓墙体开裂和提高抗剪强度的目 的1 试验试件试件为一榀(F % 狗骨式刚性连接钢框架（J)G( ）和一榀(F % 空腔砌块复合墙体填充钢框 架（J)G% ），框架结构的截面尺寸及外形尺寸如表( 及图% 所示1 其中，空腔结构复合填充墙采用外型尺 寸为! II K ($ II K E II 的模型砖砌筑，两侧各包覆厚度为($ II 厚的钢板网细石混凝土构成 复合