·1754· 工程科学学报，第39卷，第11期 practical engineering applications. KEY WORDS combined:steel frame:precast reinforced concrete infill walls:finite element analysis 纯钢框架结构具有自重轻、强度高等优秀性能，但 度，因此在本文中针对这个问题，在文献5]的基础 是其在抗侧能力上具有较大的缺陷.因此，在大部分 上把单块的混凝土板分成小部分进行连接，再对整 纯钢框架结构中通过设置钢支撑来弥补抗侧力不足， 个结构进行有限元分析来考察组合式的钢框架内填 但是，钢支撑的设置提高了结构用钢量，大大增加了建 RC墙结构的受力性能. 筑结构的造价，较高的耗钢量并不经济0，不利于钢结 1 有限元模型的建立 构在实际工程中的应用于推广.钢筋混凝土剪力墙具 有刚度大、变形能力小等特点，并且在大地震情况下以 1.1基础模型 开裂和塑性变形作为耗能手段四.通过连接件将钢结 本文以整体现浇式的钢框架内填混凝土墙板的模 构和RC墙组成混合结构，提高了整个结构体系的受 型作为基础模型，其基本尺寸如图1所示，并采用 力性能，弥补传统的钢框架支撑结构体系用钢量大、造 ABAOUS有限元软件建立单跨双层分析模型.每层层 价高等缺点，保证整体结构具有足够的抗侧能力，同时 高为3.2m,跨度为6m,钢柱、钢梁和剪力钉均为Q235 将成本控制在一定范围内. 级钢，钢框架柱为400mm×400mm×14mm箱形截面 Benjamin与Williams以及Holmes通过对单层 柱，钢梁采用HN446mm×199mm×8mm×12mm工字 的钢框架内填钢筋混凝土墙结构体系进行单调加载试 钢，内填钢筋混凝土墙板厚200mm,采用C35级混凝 验研究，得到了该结构体系的极限水平承载力，并提出 土，内部双排双向布筋. 以等效对角斜压板带来代替墙体.Makino可给出了计 6000 算等效板带宽的简化计算公式，公式中等效板带宽仅 与内填充墙的对角线长度和厚度相关.浙江大学童根 树教授等6)研究了钢框架内嵌带竖缝RC剪力墙的 力学分析模型和构造要求。另有学者习对刚性和半 混凝土墙板 刚性连接钢框架内填RC墙进行了滞回性能和抗震设 计的研究 国内外学者已经对钢框架内填混凝土墙结构进 行了一定的研究，但是这些研究主要集中在传统的 混凝土墙板 其 现浇整体式模型中，这种方式影响施工的效率，削弱 了钢结构装配式施工的优势，基于这一点提出了采 7777777777777777777777777777777777777777. 用预制RC墙板代替现浇板的方法来化解该矛盾. 400 5600 409 而对内填预制式钢筋混凝土墙结构的研究较少，也 图1基础模型示意图（单位：mm) 只处于起步阶段.李慧成等0首次对钢框架内填预 Fig.1 Basic model diagram (unit:mm) 制钢筋混凝土墙的结构进行了有限元分析，初步提 出钢框架与预制剪力墙的连接构造措施.刘欠等) 基础模型为剪力钉连接式钢框架内填RC墙结构 对一个两层单跨的1/3缩尺试件进行了低周反复荷 体系，内填RC墙水平和竖直边分别通过12和5个剪 载试验，研究分析了结构的传力和破坏机理、延性和 力钉和钢框架连接.而对于预制RC墙，采用螺栓将预 耗能等.孙国华等和方有珍等2-对两层单跨的1/ 制在混凝土板四边中的钢连接板和焊接在钢框架上的 3缩尺半刚接内填RC剪力墙进行了拟静力试验，研 连接板连接在一起，形成全螺栓连接模型，如图2所 究了结构的整体性能和局部性能.文献5]对不同 示.下面以剪力钉连接的基础模型和全螺栓连接式模 连接方式的刚框架内填RC墙结构受力进行了有限 型与组合式模型进行受力性能的对比，其中螺栓式模 元分析，三边螺栓连接预制钢筋混凝土墙具有较好 型与组合式模型的几何尺寸和螺栓设置等均和基本模 的受力性能并且削弱了框架和混凝土的对角挤压作 型相同 用.已有文献并未考虑单块的预制RC墙具有较大 1.2组合式模型 的体积和质量的情况，在现场施工中具有较高的难 本文将每层内填RC墙分别沿竖向和横向对称切工程科学学报，第 39 卷，第 11 期 practical engineering applications． KEY WOＲDS combined; steel frame; precast reinforced concrete infill walls; finite element analysis 纯钢框架结构具有自重轻、强度高等优秀性能，但 是其在抗侧能力上具有较大的缺陷． 因此，在大部分 纯钢框架结构中通过设置钢支撑来弥补抗侧力不足． 但是，钢支撑的设置提高了结构用钢量，大大增加了建 筑结构的造价，较高的耗钢量并不经济［1］，不利于钢结 构在实际工程中的应用于推广． 钢筋混凝土剪力墙具 有刚度大、变形能力小等特点，并且在大地震情况下以 开裂和塑性变形作为耗能手段［2］． 通过连接件将钢结 构和 ＲC 墙组成混合结构，提高了整个结构体系的受 力性能，弥补传统的钢框架支撑结构体系用钢量大、造 价高等缺点，保证整体结构具有足够的抗侧能力，同时 将成本控制在一定范围内． Benjamin 与 Williams［3］以及 Holmes［4］通过对单层 的钢框架内填钢筋混凝土墙结构体系进行单调加载试 验研究，得到了该结构体系的极限水平承载力，并提出 以等效对角斜压板带来代替墙体． Makino［5］给出了计 算等效板带宽的简化计算公式，公式中等效板带宽仅 与内填充墙的对角线长度和厚度相关． 浙江大学童根 树教授等［6--7］研究了钢框架内嵌带竖缝 ＲC 剪力墙的 力学分析模型和构造要求． 另有学者［8--9］对刚性和半 刚性连接钢框架内填 ＲC 墙进行了滞回性能和抗震设 计的研究． 国内外学者已经对钢框架内填混凝土墙结构进 行了一定的研究，但是这些研究主要集中在传统的 现浇整体式模型中，这种方式影响施工的效率，削弱 了钢结构装配式施工的优势，基于这一点提出了采 用预制 ＲC 墙 板 代 替 现 浇 板 的 方 法 来 化 解 该 矛 盾． 而对内填预制式钢筋混凝土墙结构的研究较少，也 只处于起步阶段． 李慧成等［10］首次对钢框架内填预 制钢筋混凝土墙的结构进行了有限元分析，初步提 出钢框架与预制剪力墙的连接构造措施． 刘欠等［11］ 对一个两层单跨的 1 /3 缩尺试件进行了低周反复荷 载试验，研究分析了结构的传力和破坏机理、延性和 耗能等． 孙国华等和方有珍等［12--14］对两层单跨的 1 / 3 缩尺半刚接内填 ＲC 剪力墙进行了拟静力试验，研 究了结构的整体性能和局部性能． 文献［15］对不同 连接方式的刚框架内填 ＲC 墙结构受力进行了有限 元分析，三边螺栓连接预制钢筋混凝土墙具有较好 的受力性能并且削弱了框架和混凝土的对角挤压作 用． 已有文献并未考虑单块的预制 ＲC 墙具有较大 的体积和质量的情况，在现场施工中具有较高的难 度，因此在本文中针对这个问题，在文献［15］的基础 上把单块的混凝土板分成小部分进行连接，再对整 个结构进行有限元分析来考察组合式的钢框架内填 ＲC 墙结构的受力性能． 1 有限元模型的建立 1. 1 基础模型 本文以整体现浇式的钢框架内填混凝土墙板的模 型作 为 基 础 模 型，其 基 本 尺 寸 如 图 1 所 示，并 采 用 ABAQUS 有限元软件建立单跨双层分析模型． 每层层 高为 3. 2 m，跨度为 6 m，钢柱、钢梁和剪力钉均为 Q235 级钢，钢框架柱为 400 mm × 400 mm × 14 mm 箱形截面 柱，钢梁采用 HN446 mm × 199 mm × 8 mm × 12 mm 工字 钢，内填钢筋混凝土墙板厚 200 mm，采用 C35 级混凝 土，内部双排双向布筋． 图 1 基础模型示意图( 单位: mm) Fig． 1 Basic model diagram ( unit: mm) 基础模型为剪力钉连接式钢框架内填 ＲC 墙结构 体系，内填 ＲC 墙水平和竖直边分别通过 12 和 5 个剪 力钉和钢框架连接． 而对于预制 ＲC 墙，采用螺栓将预 制在混凝土板四边中的钢连接板和焊接在钢框架上的 连接板连接在一起，形成全螺栓连接模型，如图 2 所 示． 下面以剪力钉连接的基础模型和全螺栓连接式模 型与组合式模型进行受力性能的对比，其中螺栓式模 型与组合式模型的几何尺寸和螺栓设置等均和基本模 型相同． 1. 2 组合式模型 本文将每层内填 ＲC 墙分别沿竖向和横向对称切 · 4571 ·