钢管束剪力墙约束下砌体结构推覆试验研究

doi:10.3785/j.issn.1008-973X.2020.03.010

浙江大学学报(工学版)

2020, Vol. 54

Issue (3): 499-511 DOI: 10.3785/j.issn.1008-973X.2020.03.010

土木工程

钢管束剪力墙约束下砌体结构推覆试验研究

陈勇1(

),李泳全1,谢重磊2,钱匡亮1,*(

),张叶胜2,程鹏允1,叶轩佐2

1. 浙江大学建筑工程学院，浙江杭州 310058
2. 绿城房地产集团有限公司，浙江杭州 310007

Pushover test study of masonry structure restrained by steel-tube-bundle shear walls

Yong CHEN1(

),Yong-quan LI1,Chong-lei XIE2,Kuang-liang QIAN1,*(

),Ye-sheng ZHANG2,Peng-yun CHENG1,Xuan-zuo YE2

1. College of Civil Engineering and Architecture, Zhejiang University, Hangzhou 310058, China
2. Greentown China Holdings Limited, Hangzhou 310007, China

全文: PDF(2328 KB) HTML

摘要：

设计制作2个具有不同边缘构件的钢管束剪力墙-砌体结构试件，并开展试验研究. 利用精细化有限元模型，分析2种边缘构件下的钢管束剪力墙-砌体结构在水平荷载作用下的力学行为，并与试验结果进行比较，验证有限元模型的可靠性. 对砌体结构的2种等效简化模型进行适用性分析. 试验和理论分析结果表明，当以钢管束剪力墙作为边缘构件时，砌体结构破坏过程表现为其先与周边约束脱开，砌体结构内部形成斜裂缝后破坏. 砌体结构具有明显的斜撑效应. 相较于单压杆模型，选用合适参数的三压杆模型可以准确反映砌体结构在侧向荷载作用下的受力特征.

关键词： 砌体结构; 钢管束剪力墙; 推覆试验; 有限元分析; 力学性能; 等效斜撑模型

Abstract:

Two masonry structures with different boundary restraints were designed and manufactured, and experimental study was then carried out. By using the refined finite element model (FEM), the mechanical behavior of the masonry structures subjected to horizontal loading was analyzed and compared with the experimental results to verify the FEM. Suitability assessment of the two equivalent strut models for masonry structure was carried out. The experimental study and theoretical analysis show that, under the boundary restraint of steel-tube-bundle shear wall, the failure of the masonry structure was initiated by the separation from the surrounding constraints, and then the inside diagonal cracking formed. Furthermore, the masonry structure performed significant diagonal bracing effect. In comparison with the single-strut model, the three-strut model with appropriate parameters can accurately reflect the mechanical characteristics of the masonry structure under lateral load.

Key words: masonry structure steel-tube-bundle shear wall pushover test finite element analysis mechanical performance equivalent strut model

收稿日期: 2019-01-29 出版日期: 2020-03-05

CLC:

TU 398

基金资助: 国家重点研发计划资助项目（2017YFC0703305）

通讯作者: 钱匡亮 E-mail: cecheny@zju.edu.cn;qklcivil@zju.edu.cn

作者简介: 陈勇（1974—），男，副教授，从事结构工程、风工程、振动控制研究. orcid.org/0000-0003-0493-9536. E-mail： cecheny@zju.edu.cn

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引用本文:

陈勇,李泳全,谢重磊,钱匡亮,张叶胜,程鹏允,叶轩佐. 钢管束剪力墙约束下砌体结构推覆试验研究[J]. 浙江大学学报(工学版), 2020, 54(3): 499-511.

Yong CHEN,Yong-quan LI,Chong-lei XIE,Kuang-liang QIAN,Ye-sheng ZHANG,Peng-yun CHENG,Xuan-zuo YE. Pushover test study of masonry structure restrained by steel-tube-bundle shear walls. Journal of ZheJiang University (Engineering Science), 2020, 54(3): 499-511.

链接本文:

http://www.zjujournals.com/eng/CN/10.3785/j.issn.1008-973X.2020.03.010 或 http://www.zjujournals.com/eng/CN/Y2020/V54/I3/499

图 1 试件GSQ1、GSQ2的几何尺寸

图 2 钢管束剪力墙与砌体墙连接界面示意图

图 3 钢管束剪力墙与砌体墙连接部位照片

图 4 试验加载装置和侧向支撑示意图

图 5 试件GSQ1试验照片

图 6 位移计测点布置图

表 1 试件在不同阶段的荷载和位移结果

图 7 试件GSQ1和GSQ2砌体墙裂缝分布图

图 8 前排钢管束剪力墙与砌体墙相对位移随水平荷载变化

图 9 试件GSQ1和GSQ2的荷载−位移曲线

表 2 试件在不同阶段的水平抗侧刚度

图 10 试件GSQ1和GSQ2的水平抗侧刚度退化曲线

表 3 Q345钢材的材料参数

表 4 混凝土、砌块和砂浆的材料参数

图 11 砌体有限元模型的网格划分

图 12 试件GSQ1和GSQ2的有限元模型

图 13 试件GSQ1斜裂缝出现前砌体墙的第一主应力

图 14 试件GSQ1破坏时砌体墙的第一主应力

图 15 有限元分析获得的试件GSQ1的开裂及变形

图 16 有限元分析获得的GSQ2的开裂及变形

图 17 由试验和有限元分析获得的荷载−位移曲线

图 18 砌体结构剪压区示意图

图 19 等效单压杆模型

图 20 等效三压杆模型

表 5 等效单压杆和等效三压杆模型计算参数

图 21 各试件基于不同有限元模型的荷载-位移曲线

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