型钢剪力墙抗震性能试验研究

摘 要 冷弯型钢作为剪力墙内的斜撑和暗柱内竖向型钢，可以降低剪力墙中型钢的用钢量，为今后的结构设计提供更多的选择和方案。本文作者做了3片剪跨比为1.8的剪力墙试验。3个试件除了斜撑，其他参数完全一样。本文通过试验分析了冷弯型钢作为内桁架的剪力墙结构的抗震性能，得出结论，设置冷弯型钢斜撑的剪力墙承载能力和延性都有所提高。

关键词 冷弯型钢；剪力墙结构；抗震性能

中图分类号 TU591 文献标识码 A 文章编号 1674-6708（2016）166-0208-02

1 冷弯型钢内桁架剪力墙结构

在混凝土中配置普通型钢和一定的构造钢筋及受力筋形成的钢与混凝土组合结构便是型钢混凝土结构。在普通型钢剪力墙中，以冷弯型钢代替普通热轧型钢作为剪力墙结构的内部桁架（剪力墙两端的暗支撑和剪力墙中部的斜撑形成的型钢骨架），即形成冷弯型钢混凝土剪力墙结构[1]。

2 冷弯型钢内桁架剪力墙结构抗震试验

2.1 试验设计

本试验采用1/4的缩尺比例[2]，设计了3个相同构件尺寸的冷弯型钢内桁架剪力墙（SRCHW）试件，试件尺寸如图1所示。

试件混凝土强度为C60，剪跨比1.8，配置有相同的分布钢筋和边柱钢筋，其编号依次是：SRCHW-1、SRCHW-2、SRCHW-3。试件的区别如下：

1）SRCHW-1没有设置斜撑，只在墙体配置了分布钢筋，在暗柱里配置了竖向钢筋和竖向冷弯型钢。

2）SRCHW-2比SRCHW-1多设置了冷弯型钢斜撑，斜撑的形式是角钢。将其锚固在暗柱内的竖向冷弯型钢上，形成型钢骨架。斜撑的配钢率为0.25%。

3）SRCHW-3在SRCHW-2的基础上将斜撑中的角钢换成了格构式的冷弯型钢。同时，将其锚固在暗柱竖向型钢上，从而形成型钢内桁架。SRCHW-3的斜撑的配钢率和SRCHW-2中斜撑配钢率相同。

本试验加载采用拟静力试验，竖向加载主要以轴压比计算，水平加载分为力控制和位移控制2个方面。加载时，先施加竖向力，再以水平推力作为控制条件，逐级加载，寻找开裂荷载。之后以水平位移作为控制条件，逐级加载，直至结构破坏。

2.2 试验现象

2.2.1 SRCHW-1试验现象

当推力增加到100kN时，在墙体右下端出现了一条水平裂缝。当拉力加载到100kN时，在墙体左下端出现了一条水平裂缝。由此可知，开裂荷载为100kN。

构件破坏时，水平位移Δ=28.0mm。正向加载时，墙体受压区混凝土严重剥落，墙体两端的暗柱中的型钢发生了严重变形。同时，暗柱中的竖向钢筋也有较大变形，墙体发生严重倾斜。此时，水平荷载为206.0kN。反向加载时，破坏特征同正向加载。此时，水平荷载为-202.5kN。因此，构件承受的极限荷载为204.25kN。构件破坏详图如图2所示。

2.2.2 SRCHW-2试验现象

当推力加载到了90kN时，在墙体受拉区出现了一条较长的水平裂缝。当拉力加载到110kN时，在墙体正底部出现了一条水平裂缝。由此可知，开裂荷载为100kN。

构件破坏时，水平位移Δ=36.0mm。正向加载时，墙体受压区混凝土大范围脱落，在剪力墙体两端的暗柱中，竖向钢筋和型钢都发生了严重变形。此时，墙体也发生了很大倾斜。此时，水平荷载为192.5kN。反向加载时，压区混凝土发生爆裂迸射。同时受拉区外侧的钢筋被拉断。但是，受压脱落的混凝土范围较小，基本集中在墙体的角部，由此可见大部分的压力都由冷弯型钢和竖向钢筋承担。此时水平荷载为-219.6.0kN。因此，构件承受的极限荷载为206.05kN。构件破坏详图如图2所示。

2.2.3 SRCHW-3试验现象

当推力加载到了150kN时，在墙体受拉区出现了一条很长的水平裂缝。当反向荷载加载到150kN时，在墙体支座附近出现了一条更长的水平裂缝。由此可知，开裂荷载为150kN。

构件破坏时，水平位移Δ=32.0mm。正向加载时，墙体基座附近出现了较宽的受拉裂缝，墙体倾斜非常严重，有被拔起的趋势。此时，水平荷载为203.0kN。反向加载时，剪力墙两端的暗柱的竖向钢筋和冷弯型钢都有发生弯曲，甚至鼓出。墙体也有很明显的倾斜。此时水平荷载为-224.0kN。因此，构件承受的极限荷载为213.5kN。构件破坏详图2所示。

3 结论

本文通过3个剪力墙的低周反复荷载试验，得出以下结论：

1）3个试件的开裂荷载不同。SRCHW-2和SRCHW-1相同，均为100kN，而SRCHW的开裂荷载较大，为150kN。因此不能确定冷弯型钢作为斜撑可以提高结构的开裂荷载。

2）与SRCHW-1相比，SRCHW-2和SRCHW-3的水平裂缝较多，斜裂缝较少。破坏时SRCHW-1的水平力为204.25kN，SRCHW-2的水平力为206.5kN，SRCHW-3的水平力为213.5kN，说明冷弯型钢斜撑可以提高结构的极限承载力。

3）与SRCHW-1相比，SRCHW-2和SRCHW-3的水平位移明显较大。破坏时SRCHW-1的水平位移为28.0mm，SRCHW-2的水平位移为36.0mm，SRCHW-3的水平位移为32.0mm，说明冷弯型钢斜撑可以提高结构的延性。

参考文献

[1]张超.浅析型钢混凝土性能[J].企业技术开发，2011（18）：121.

[2]中华人民共和国国家标准.建筑抗震试验方法规程（JGJ101-1996）[S].中国标准出版社，1996.