郝婷玥等：双钢板混凝土组合剪力墙轴压承载力研究 1771 4.5其他计算方法计算轴压承载力 (21) 带竖向隔板的双钢板混凝土组合剪力墙试验试件 r=145×0.4×10-3f4+1.0. (22) 可看作3个联排钢管混凝土柱，利用国内外相关规范 其中，σ.为混凝土压应力，e为混凝土压应变，e为混 或规程关于钢管混凝土柱的计算方法进行轴压承载力 凝土极限压应变，￡为约束混凝土压应变，e.为无约 计算.本文采用统一强度理论文献5]、GB50936一 束混凝土压应变 2014、DL/T50585-一19997、GB4142-2000阁和叠 用上述方法计算得到试验试件的轴力一荷载的全 加强度理论EC409、CECS159一20040、文献21]分 过程曲线，并与试验结果对比，如图9所示，可见在极 别进行计算. 限荷载前，计算曲线与试验曲线基本重合，吻合较好， (1)文献05]建议方法.文献15]中建议的轴 说明在此阶段提出的双钢板混凝土组合剪力墙的混凝 压承载力计算公式为 土本构关系能较好地反映约束核心混凝土的轴压力学 N=A∫e (24) 性能.极限荷载后，计算数值比试验数值略大，主要是 ∫=(1.212+B+C8)fk (25) 在计算中混凝土的纵向应变取用钢板的纵向应变.钢 板的轴向应变包括轴向荷载引起的应变和径向作用引 B=Y-Ta (26) 起的应变，方向相同，相互累加：混凝土的轴向应变包 _4. 括的轴向荷载引起的应变和钢板约束作用引起的应 Y.=A (27) 变，方向相反，相互抵消.因此混凝土由于受到横向约 H=0.138(f/235)+0.7646. (28) 束作用，混凝土纵向应变比钢板的纵向应变要小，而在 C=-0.727(//20)+0.0216. (29) 数值计算中的变形协调条件以及忽略钢板和混凝土之 f,≤450MPa, 间滑移认为钢板与混凝土纵向应变是一致的 8= 0.3 (30) >450 MPa 30 哈)() ,>450MPa), 20 15 d= /a≤41MPaf,≤450MPa), 10 (f >41 MPa,450 MPa). ·一试验值 +一计算值 (31) 10 203040 50 60 位移/mm 式中：A钢管混凝土的组合截面面积：A,为外侧钢板 图9数值计算结果与试验结果对比图 横截面面积：∫为钢管混凝土组合抗压强度：B、y分别 Fig.9 Comparison of numerical and experimental results 为钢管混凝土的套箍系数和含钢率：H、C分别为钢材、 混凝土截面形状对套箍效应的影响系数 4.4轴压承载力公式的提出 (2)GB50936-2014方法.按GB50936—2014方 双钢板混凝土组合剪力墙试件的轴压极限承载力 法，双钢板混凝土组合剪力墙的轴压承载力计算公式 取受力最弱的截面，即中部截面.综合上述对钢板屈 同(24)、(25)、(26)、(27)，其他参数为 曲对钢板轴压承载力的影响以及核心混凝土轴心抗压 H=0.131f/213+0.723. (32) 强度的提高，提出其轴压承载力计算公式为 C=-0.070f4/14.4+0.026. (33) N=N:+N.+N..=Afc+nbt f +Aaf.(23) (3)DL/T5085-1999方法.按DL/T5085-1999 其中，A为受约束的核心混凝土的横截面面积，∫.为受 方法，双钢板混凝土组合剪力墙的轴压承载力计算同 约束的核心混凝土轴心抗压强度，∫，为外侧钢板的屈 式(24)、(25)、(26)、(27)，其他参数为 服强度，∫2为内部竖向隔板或螺栓的屈服强度，b为钢 H=0.1759f/235+0.974 (34) 板宽度，！，为钢板厚度，A。为内部各竖向隔板或螺栓的 C=-0.1038f4/20+0.0309. (35) 横截面面积之和.)为钢板屈曲影响系数，应该按照 (4)GJB4142-2000方法.按GB4142一2000方 沿试件长边和短边方向钢板是否发生屈曲分别进行计 法，双钢板混凝土组合剪力墙的轴压承载力计算同式 算：对此试验试件HGW一1，外部钢板沿长边方向发生 (24)、(25)、(26)、(27),其他参数为 屈曲()=0.627)，沿短边方向未发生屈曲()=1).利 H=0.1381f/215+0.7646. (36) 用公式(23)此试验试件HGW-1的轴压承载力计算值 C=-0.0727f/15+0.0216. (37) 如表2所示. (5)EC4方法.按EC4方法，双钢板混凝土组合郝婷玥等: 双钢板混凝土组合剪力墙轴压承载力研究 εcc = εco [ ( 1 + 5 fcc fck ) ] － 1 ． ( 21) r = 145 × 0. 4 × 10 － 3 fck + 1. 0． ( 22) 其中，σc为混凝土压应力，ε 为混凝土压应变，εcu为混 凝土极限压应变，εcc为约束混凝土压应变，εco为无约 束混凝土压应变． 用上述方法计算得到试验试件的轴力--荷载的全 过程曲线，并与试验结果对比，如图 9 所示，可见在极 限荷载前，计算曲线与试验曲线基本重合，吻合较好， 说明在此阶段提出的双钢板混凝土组合剪力墙的混凝 土本构关系能较好地反映约束核心混凝土的轴压力学 性能． 极限荷载后，计算数值比试验数值略大，主要是 在计算中混凝土的纵向应变取用钢板的纵向应变． 钢 板的轴向应变包括轴向荷载引起的应变和径向作用引 起的应变，方向相同，相互累加; 混凝土的轴向应变包 括的轴向荷载引起的应变和钢板约束作用引起的应 变，方向相反，相互抵消． 因此混凝土由于受到横向约 束作用，混凝土纵向应变比钢板的纵向应变要小，而在 数值计算中的变形协调条件以及忽略钢板和混凝土之 间滑移认为钢板与混凝土纵向应变是一致的． 图 9 数值计算结果与试验结果对比图 Fig． 9 Comparison of numerical and experimental results 4. 4 轴压承载力公式的提出 双钢板混凝土组合剪力墙试件的轴压极限承载力 取受力最弱的截面，即中部截面． 综合上述对钢板屈 曲对钢板轴压承载力的影响以及核心混凝土轴心抗压 强度的提高，提出其轴压承载力计算公式为 N = Nc + Ns + Nss = Ac fcc + ηbtsfy1 + As2 fy2 ． ( 23) 其中，Ac为受约束的核心混凝土的横截面面积，fcc为受 约束的核心混凝土轴心抗压强度，fy1为外侧钢板的屈 服强度，fy2为内部竖向隔板或螺栓的屈服强度，b 为钢 板宽度，ts为钢板厚度，As2为内部各竖向隔板或螺栓的 横截面面积之和． η 为钢板屈曲影响系数，应该按照 沿试件长边和短边方向钢板是否发生屈曲分别进行计 算; 对此试验试件 HGW--1，外部钢板沿长边方向发生 屈曲( η = 0. 627) ，沿短边方向未发生屈曲( η = 1) ． 利 用公式( 23) 此试验试件 HGW--1 的轴压承载力计算值 如表 2 所示． 4. 5 其他计算方法计算轴压承载力 带竖向隔板的双钢板混凝土组合剪力墙试验试件 可看作 3 个联排钢管混凝土柱，利用国内外相关规范 或规程关于钢管混凝土柱的计算方法进行轴压承载力 计算． 本文采用统一强度理论文献［15］、GB50936— 2014［16］、DL / T50585—1999［17］、GJB4142—2000［18］和叠 加强度理论 EC4［19］、CECS159—2004［20］、文献［21］分 别进行计算． ( 1) 文献［15］建议方法． 文献［15］中建议的轴 压承载力计算公式为 N = Asc fsc ． ( 24) fsc = ( 1. 212 + Hβ + Cβ 2 ) fck ． ( 25) β = γsc fy fck ． ( 26) γsc = As Ac ． ( 27) H = 0. 138 ( fy /235) g + 0. 7646． ( 28) C = － 0. 727 ( fck /20) d + 0. 0216． ( 29) g = 1， fy≤450 MPa ( ， 45 f ) y 0. 3 ， f { y ＞ 450 MPa． ( 30) d ( = fck ) 41 0. 25 ·( 450 f ) y ， ( fy ＞ 450 MPa) ， 1， ( fck≤41 MPa，fy≤450 MPa ( ) ， fck ) 41 0. 05 ·( 450 f ) y ， ( fck ＞ 41 MPa，fy≤450 MPa)        ． ( 31) 式中: Asc钢管混凝土的组合截面面积; As为外侧钢板 横截面面积; fsc为钢管混凝土组合抗压强度; β、γsc分别 为钢管混凝土的套箍系数和含钢率; H、C 分别为钢材、 混凝土截面形状对套箍效应的影响系数． ( 2) GB50936—2014 方法． 按 GB50936—2014 方 法，双钢板混凝土组合剪力墙的轴压承载力计算公式 同( 24) 、( 25) 、( 26) 、( 27) ，其他参数为 H = 0. 131fy /213 + 0. 723． ( 32) C = － 0. 070fck /14. 4 + 0. 026． ( 33) ( 3) DL / T5085—1999 方法． 按 DL / T5085—1999 方法，双钢板混凝土组合剪力墙的轴压承载力计算同 式( 24) 、( 25) 、( 26) 、( 27) ，其他参数为 H = 0. 1759fy /235 + 0. 974． ( 34) C = － 0. 1038fck /20 + 0. 0309． ( 35) ( 4) GJB4142—2000 方法． 按 GJB4142—2000 方 法，双钢板混凝土组合剪力墙的轴压承载力计算同式 ( 24) 、( 25) 、( 26) 、( 27) ，其他参数为 H = 0. 1381fy /215 + 0. 7646． ( 36) C = － 0. 0727fck /15 + 0. 0216． ( 37) ( 5) EC4 方法． 按 EC4 方法，双钢板混凝土组合 · 1771 ·