郝婷玥等：双钢板混凝土组合剪力墙轴压承载力研究 ·1767· 4TD 约束钢板沿宽度方向变形的同时，对试件也起到了 0e= (4) b't. 横向约束的作用.在剪力墙均匀受压状态下，钢板角 2钢板对核心混凝土的约束作用 部以及钢板与竖向隔板或螺栓相交处抗弯刚度较 大，对混凝土的约束作用较强，核心混凝土沿横向截 双钢板混凝土组合剪力墙中的核心混凝土的受 面压应力分布不均匀，核心混凝土被分为强约束区 力机理与受箍筋约束的混凝土具有相似性，四周钢 和弱约束区，取约束曲线为日=12☒的二次抛物 板同时具有纵筋和箍筋的作用，竖向隔板或螺栓在 线，如图2所示. 弱约束区 强约束区 图2混凝土约束区示意图 Fig.2 Confined concrete district diagram 沿试件宽度方向弱约束区的面积为 隔板或螺栓的环向拉应力.因为钢板壁较薄，钢板受 2(B,-2a)/m,]2×tan0 到的环向拉应力可视为均匀分布.由于核心混凝土沿 6 ×n1 (5) 横向截面压应力分布不均匀，使混凝土形成的对钢板 沿试件厚度方向弱约束区的面积为 侧向压应力事实上不是如图3所示的线性均匀分布， A。=2(,-2,)a]'×n0 x (6) 但为了后续力平衡方程建立的便利性，引入横向等效 6 约束系数K,对、f进行折减，将混凝士对钢板的侧 其中，n,、n,分别为沿试件宽度方向和厚度方向形成弱 向压应力视为均匀分布 约束区的抛物线个数，。分别为沿试件宽度方向和 横向等效约束系数K可由核心混凝土强、弱约束 沿试件厚度方向外部钢板的厚度，忽略内部隔板的厚 区面积的关系比值得到 度或栓钉的直径，B,B,分别为剪力墙试件的宽度和厚度 A 强约束区面积为 K.=A.+An +Ac =1- 4=4,-An-4=石6(B-2。)× 2(B,-2a)/m,]2xtan0×m,+2(B2-2)/m]2xan0xm2 6(B,-2a）×(B2-2） (B2-2t）-2(B,-2ta)/n]2×tan6×n1- (8) 2(B2-2）/n2]2×tan0×n2}. (7) 其中，A为受约束的核心混凝土的横截面面积 3试验概况 分别沿试件的宽度方向和厚度方向各取一受力分 3.1试件制作 离体，受力情况如图3所示，ffn分别为沿宽度方向 本试验以北京中国尊工程核心筒结构底部剪力墙 和厚度方向的混凝土对钢板的侧向压应力，∫·厂a分 为原型，对其进行1/4缩尺，设计了1个带竖向隔板的 别为沿宽度和厚度方向的钢板环向拉应力，F,为内部 双钢板混凝土组合剪力墙试件和1个内置钢板混凝土 (b) >f 图3钢板侧向受力图.()钢板短边：(b)钢板长边 Fig.3 Lateral actions of steel plates:(a)short-side direction of steel plate:(b)long-side direction of steel plate郝婷玥等: 双钢板混凝土组合剪力墙轴压承载力研究 σcr = 4π2 D b 2 ts ． ( 4) 2 钢板对核心混凝土的约束作用 双钢板混凝土组合剪力墙中的核心混凝土的受 力机理与受箍筋约束的混凝土具有相似性，四周钢 板同时具有纵筋和箍筋的作用，竖向隔板或螺栓在 约束钢板沿宽度方向变形的同时，对试件也起到了 横向约束的作用． 在剪力墙均匀受压状态下，钢板角 部以及钢板与竖向隔板或螺栓相交处抗弯刚度较 大，对混凝土的约束作用较强，核心混凝土沿横向截 面压应力分布不均匀，核心混凝土被分为强约束区 和弱约 束 区，取 约 束 曲 线 为 θ = 12° ［12］ 的二 次 抛 物 线，如图 2 所示． 图 2 混凝土约束区示意图 Fig． 2 Confined concrete district diagram 沿试件宽度方向弱约束区的面积为 Af1 = ［2( B1 － 2ts2 ) / n1］2 × tan θ 6 × n1 ． ( 5) 沿试件厚度方向弱约束区的面积为 Af2 = ［2( B2 － 2ts1 ) / n2］2 × tan θ 6 × n2 ． ( 6) 其中，n1、n2分别为沿试件宽度方向和厚度方向形成弱 约束区的抛物线个数，ts1、ts2分别为沿试件宽度方向和 沿试件厚度方向外部钢板的厚度，忽略内部隔板的厚 度或栓钉的直径，B1、B2分别为剪力墙试件的宽度和厚度． 图 3 钢板侧向受力图． ( a) 钢板短边; ( b) 钢板长边 Fig． 3 Lateral actions of steel plates: ( a) short-side direction of steel plate; ( b) long-side direction of steel plate 强约束区面积为 Ae = Ac － Af1 － Af2 = 1 6 { 6( B1 － 2ts2 ) × ( B2 － 2ts1 ) －［2( B1 － 2ts2 ) / n1］2 × tan θ × n1 － ［2( B2 － 2ts1 ) / n2］2 × tan θ × n2 } ． ( 7) 其中，Ac为受约束的核心混凝土的横截面面积． 分别沿试件的宽度方向和厚度方向各取一受力分 离体，受力情况如图 3 所示，fl1、fl2分别为沿宽度方向 和厚度方向的混凝土对钢板的侧向压应力，fsr1、fsr2分 别为沿宽度和厚度方向的钢板环向拉应力，Fs为内部 隔板或螺栓的环向拉应力． 因为钢板壁较薄，钢板受 到的环向拉应力可视为均匀分布． 由于核心混凝土沿 横向截面压应力分布不均匀，使混凝土形成的对钢板 侧向压应力事实上不是如图 3 所示的线性均匀分布， 但为了后续力平衡方程建立的便利性，引入横向等效 约束系数 Ke，对 fl1、fl2进行折减，将混凝土对钢板的侧 向压应力视为均匀分布． 横向等效约束系数 Ke可由核心混凝土强、弱约束 区面积的关系比值得到 Ke = Ae Ae + Af1 + Af2 = 1 － ［2( B1 － 2ts2 ) / n1 ］2 × tan θ × n1 +［2( B2 － 2ts1 ) / n2 ］2 × tan θ × n2 6( B1 － 2ts2 ) × ( B2 － 2ts1 ) ． ( 8) 3 试验概况 3. 1 试件制作 本试验以北京中国尊工程核心筒结构底部剪力墙 为原型，对其进行 1 /4 缩尺，设计了 1 个带竖向隔板的 双钢板混凝土组合剪力墙试件和 1 个内置钢板混凝土 · 7671 ·