型钢混凝土中高剪力墙正截面受弯的开裂荷载和极限荷载的计算方法.pdf

第 3 7卷第 3期 2 0 1 1 年 6月 四川建筑科学研究 S i c h u a n Bu i l d i n g S c i e n c e 型钢混凝土中高剪力墙正截面受弯的开裂荷载和 极限荷载的计算方法 李一松 ， 李国强 ， 崔大光 ( 1 同济大学土木工程学院， 上海2 0 0 0 9 2 ； 2 同济大学建筑设计研究院( 集团) 有限公司， 上海2 0 0 0 9 2 ) 摘要： 为了研究两种型钢混凝土剪力墙( 内置型钢框架的混凝土剪力墙和内置型钢桁架的混凝土剪力墙) 在受弯情况下的 正截面受力状态， 以这两种型钢混凝土中高剪力墙和普通钢筋混凝土中高剪力墙在元轴力作用下的单调和反复水平加载试 验为基础， 通过力学分析和参考现有规范 ， 主要考虑型钢组件对墙体受弯性能的影响， 提出了此两种型钢混凝土中高剪力墙 在受弯状态下正截面开裂荷载和极限荷载的计算方法 ， 进一步提出了简化计算方法 ， 并将计算结果与试验结果进行比较验 证， 为此种构件的工程设计提供算法。 关键词： 型钢混凝土； 中高剪力墙； 开裂荷载 ； 极限荷载 中图分类号： T U 3 9 2 1 文献标识码： A 文章编号： 1 0 0 81 9 3 3 【 2 0 1 1 ) o 3 0 0 1 0 7 Ri g ht c r o s s s e c t i o n b e n d i n g c r a c k i n g l o a d a n d u l t i ma t e l o a d c a l c u l a t i o n m e t h o d s f o r S RC mi d r i s e s h e a r wa l l LI Yi s o n g ， L I Gu o qi a n g ， CUI Da g u a n g ( 1 T o n i U n i v e r s i t y ， S h a n g h a i 2 0 0 0 9 2 ， C h i n a ； 2 A r c hit e c t u r al D e s i g n& R e s e a r c h I n s t i t u t e o f T o n g j i U n i v e r s i t y ( G r o u p ) C o ， L t d ， S h a n g h m 2 0 0 0 9 2， C h i n a ) A b s t r a c t ： T o c l a ri f y t h e ri g h t c r o s s s e c t i o n b e n d i n g me c h a n i c s a b o u t t w o k i n d s o f s t e e l r e i n f o r c e d c o n c r e t e( S R C)s h e a r w a l l ( r e i nfo rce d c o n c r e t e s h e a r w a l l e m b e d d e d w i t h s t e e l s h a p e fl a me a n d r e i nfo r c e d c o n c r e t e s h e a r w a l l e mb e d d e d w i t h s t e e l s h a p e t r u s s ) ， b a s e d o n t h e t e s t s o f t l I e t w o k i n d s o f S R C mi d r i s e s h e a r w a l l a n d c o mmo n s t e e l r e i n f o rce d c o n c r e t e s h e ar wa l l u n d e r mo n o t o n i c a n d e y c h c l a t e r al l o a d w i t h o u t t h e a x i al l o a d， r e f e r r i n g t o t h e c u r r e n t c o d e s and t h e o r e t i c al a n aly s i s ， ma i n l y c o n s i d e ri n g t h e e f f e c t o f t h e e mb e d d e d s h a p e s t e e l f r a me o r t rus s o n t h e s h e ar wa l l S fig h t c r o s s s e c t i o n b e n d i n g me c h a n i c s ， t h i s p a pe r p r o v i d e d t h e t h e o r e t i c a l e alc nla t i o n me t h o d s f o r t h e ri g h t C R O S S s e c t i o n b e n d i n g c r a c kin g l o a d a n d u l t i ma t e l o a d for t h e s e t w o k i n d s o f S RC s h e ar w a l l u n d e r l a t e r al l o a d， an d t h e s i mp l i f i e d p r a c t i c a l c a l c u l a t i o n me t h od s a s we l l ， t h e n c o mp a r e d c alc ula t i o n r e s ult s w i t h t h e t e s t r e s ult s ， S O t h a t g o t t h e p r a c t i c al d e s i g n m e t h ods f o r t h e re a l p r o j e c t Ke y wo r d s ： s t e e l r e i nfo r c e d c o n c ret e( S R C ) ； m i d r i s e s h e a r w a l l ； c r a c k i n g l o a d ； ult i m a t e l o a d 0 引 言 钢筋混凝土核心筒或剪力墙是高层结构中用来 抵抗风荷载或地震荷载的主要结构构件 ， 如上海金 茂大厦 ( 8 8层 4 2 0 m) 、 环球金融 中心 ( 9 5层 4 6 0 m) 等都应用到 了此类结构构件。如果在 钢筋混 凝土核心筒或剪力墙 中设置型钢 ， 构成型钢混凝土 剪力墙 ， 可使两种材料都能得到充分利用 ： 与钢筋混 凝土剪力墙相比， 型钢在施工阶段可以作为支架结 构方便施工； 与钢结构抗侧力体系相比， 由于外包混 收稿 日期 ： 2 0 1 0 1 0 -0 8 作者简介 ： 李一松 ( 1 9 7 8一) ， 男 ， 辽宁沈 阳人 ， 博 士 ， 主要从 事多高层 建筑钢结构研究。 基金项 目： 国家 自然科学基金 资助项 目( 5 0 6 2 1 0 6 2 ) En l a i l ： 7 2 1 y s tj a d r i c o m； l a n g _ c o n g h o t ma i l C O B 凝土的约束 ， 可以防止钢构件 的局部失稳 和整体失 稳并提高构件的整体刚度， 从而使钢材的强度得以 充分利用。此外， 外包混凝土还能提高钢构件的耐 火性能和耐久性。本文针对此种型钢混凝土剪力墙 中的中高剪力墙( 高宽 比 1 2 ) 的力学性能进行理 论分析 ， 参考现有规范 _ 3 。 提出了其在水平荷载作用 下的开裂荷载和极限荷载的计算方法 ， 并对本文提 出的方法进行了验证 。 1 弯曲开裂荷载计算方法 对于中高剪力墙， 其开裂荷载可以认为是由于 混凝土构件受拉边缘抵抗弯矩和轴力共同作用所产 生的拉应力的强度不足所造成的， 如果把此时的混 凝土视为各向同性材料 ， 那么 ， 其受拉边缘处的主拉 应力为 ， 2 四川建筑科学研究 第 3 7卷 ：一 + ( 1 ) 一 十_ l ， A 0 10 式中 由弯矩值 在计算纤维处所产生的 混凝土拉应力 ； 计算截面处的轴力值； A 。 计算截面的换算截面面积， 按照公式 ( 2 ) 计算 ； 计算截面处的弯矩值 ； ) ，0 换算截面重心到计算纤维处的距离， 取为h 2 ， h为截面高度； ， 0 换算截面惯性矩， 按照公式( 3 ) 计算。 警+ + 等+ A c ( 2 ) 式中E 。端部暗柱内纵向钢筋的弹性模量； A 端部暗柱内纵向钢筋 的截面面积 ； E 混凝土的弹性模量 ； E 端部暗柱内型钢的弹性模量； A 。 端部暗柱内型钢的截面面积； ； 各排竖向分布钢筋的弹性模量； A i 与 。 i 相对应 的竖 向分布钢筋截面面 积； A 混凝土部分净截面面积。 厶 = 等+ 等+ 等+ Io ( 3 ) 式中， B 端部暗柱内纵向钢筋对截面中和轴的 惯性矩 ； ， 蚰 端部暗柱内型钢对截面中和轴 的惯性 矩 ； ， 目 i 与 E 。 i 相对应 的竖 向分布钢筋对截面中 和轴 的惯性矩 ； ， c 混凝土部分净截面惯性矩。 当公式 ( 1 ) 的拉应力 值达到混凝土的抗拉强 度 的时候 ， 可以认为此时的 值为混凝土剪力墙 抗剪的开裂弯矩， 即 ： ( 4 ) 0 取 = ， 则可以得到混凝土剪力墙在第二种 0 状态下的开裂荷载的理论计算公式( 5 ) 。 鲁 ( + ) ( 5 ) 式中 剪力墙的开裂弯矩； 剪力墙的开裂荷载； 剪力墙换算截面受拉边缘的弹性抵 抗矩 ； 日加载点到基础底面的高度； 混凝土材料的抗拉强度。 对于一般的受弯开裂混凝土构件， 其弯曲开裂 时， 混凝土材料的强度会有所折减， 而中高混凝土剪 力墙又属于高宽比过大的弯曲开裂构件， 其开裂时 的混凝土材料强度折减更多。同时 ， 由于实际的试 件制作过程中难免会因为混凝土浇筑不密实以及由 于混凝土保护层较薄、 材料强度降低等原因， 使得试 件开裂荷载较理论开裂荷载低 ， 故本文对理论公式 ( 5 ) 进行调整， 对于中高混凝土剪力墙， 本文建议此 折减系数取为0 4 0 ， 可以得到中高剪力墙的开裂荷 载的实用计算公式为( 6 ) 。 对于中高混凝土剪力墙， 其开裂荷载计算方法 如公式( 6 ) 。 = o 4 0 鲁 + ) ( 6 ) 0 2 受弯极限荷载计算方法 2 1 基本假定 对于没有竖向轴向压力 的型钢混凝土中高剪力 墙( 剪跨比A 1 2 ) ， 其破坏特点类似于适筋梁的破 坏特点， 这种剪力墙的破坏始 自受拉区钢筋或者型 钢的屈服。在钢筋或型钢应力达到屈 服强度之初 ， 受压区边缘纤维应变尚小于受弯时混凝土极限压应 变。在构件完全破坏 以前 ， 由于钢材要经历较大的 塑性伸长， 随之引起裂缝急剧开展和墙体挠度的激 增 ， 它将有比较大的变形先兆 ， 因此这种破坏也是一 种延性破坏 J 。 正如配置双筋的矩形受弯悬臂构件一样， 在配 置有斜向支撑 的型钢混凝土剪力墙 中， 首先要确定 受压 区的钢筋 以及型钢是否会达 到屈服 ， 这也正如 判断偏心受压构件的大小偏心一样， 因此， 精确的计 算公式需要首先判断钢筋所在部位 的应变 ， 进而判 断受压区钢筋 以及型钢在构件达到破坏时的应力。 本文 试 验 中， 钢 材 的受 压 屈 服应 变 为 占 = 0 0 0 2 ， 钢材受拉应变达到 。 =0 O 1时钢材达 到其 受拉的极限变形， 假定受拉应变最大值为 0 0 0 5 ； 本 文受弯 构 件 的极 限承 载力 计算 遵 循 以下 基 本 假 设 ： 1 ) 假设构件受弯后， 变形规律符合“ 平均应变 平截面假定 ” ； 2 ) 钢材的 。 一 关系按照公式( 7 ) 及公式( 8 ) 取用 ； 3 ) 混凝土的 一 。 关 系按照公式 ( 9 ) 及公式 ( 1 O ) 计算； 4 ) 受拉区的混凝土的工作忽略不计。这一点 主要是因为混凝土所承受的拉力很小， 同时， 作用点 李一松， 等： 型钢混凝土中高剪力墙正截面受弯的开裂荷载和极限荷载的计算方法 3 又靠近中和轴 ， 对组成抗弯力矩的力臂也就很小 。 钢材的应力一应变关系表达如下 ， 关系曲线 如图 I所示 。 当 0 8 时： 。=E 。 ( 7 ) 当 8 时： 。 = ( 8 ) 0 6 y 1 O o 。 图 1 钢材的 。 。 关系曲线 F i g 1盯 一 e tlr v e o f s t e e l ma t e r i al 混凝土的应力一应变关系表达式如公式( 9 ) ， ( 1 0 ) ， 关系曲线如图2 所示。 图 2混凝土的 关 系曲线 Fig 2 c u r v e o f c o n c r e t e 当0占 = 0 0 0 2时 ： O c = 【 1 一 ( 1 一 ( 9 ) 当s 0=0 0 0 2 占 =0 0 0 3 3时： o - = =c o n s t ( 1 O ) 2 2 理论计算方法 根据以上假设条件， 并且将受压区混凝土应力 ( 图 5 ) 转化 为等效矩形应力 图块 ， 得到如 图 6所示 的混凝土应力 图， 而截面的应变如图 4所示 ， 截面上 钢筋 的力分布如图 8所示 ， 型钢构件 的应力如 图 7 所示 ， 其 中， 最大 的钢筋应变假设为 0 0 0 5 【 9 】 。 图3 带有斜向支撑的型钢混凝土剪力墙压弯破坏 时的截面 Fig 3 Cr o s s s e c t i o n o f t h e S RC s h e a r wa l l wi th o b l i q u e b r a c i n g s 1 鲁 l 图4 带有斜向支撑的型钢混凝土剪力墙压弯破坏时的 截面应变 Fi g 4 Cr o s s s e c t i o n s t r a i n d i s t r i b u t i o n o f t h e S RC s h e a r wa l l wi th o b li q u e b r a c i n g s V L 图5 带有斜向支撑的型钢混凝土剪力墙弯压破坏时的 截面混凝土应力 F - g 5 C r o ss s e c t i o n c o n c r e t e s t r e s s d i s t r i b u ti o n o f the S RC s h e ar wa l l wi th o b li q u e b r a c i n g s 图 6帝有斜 问支撵 的型钢混凝 土剪 力墙弯压 破坏 时 的 截面混凝土等效应力 Fi g 6 Eq u i v a l e n t c r o s s s e c tio n c o n c r e te s t r e s s d i s t r i b u - ti o n o f the S RC s h e a r wa l l wi th o b li q u e b rac i n g s 如图7 ， 8 所示， 可以得到各个钢筋及型钢的应 变为公式 ( 1 1 )一( 1 6 ) 。 ： 0 0 5 ( 1 1 ) B u ： 0 0 5 ( 1 2 ) i 纠 ： 0 0 5( 1 3 ) B b = o 0 5 ( 1 4 ) 8 ， = 0 o 5 ( 1 5 ) 8 = 澍 0 o 5 ( 16 ) 式中8 s i 各排竖向受拉分布钢筋的应变 ； 占 受拉区端部暗柱处受拉型钢柱的平均 应变 ； 占 出 受拉区端部暗柱处受拉纵向钢筋的平 均应变； 占 ： i各排竖向受压分布钢筋的应变； ：。 受压区端部暗柱处受压型钢柱的平均 4 四川建筑科学研究 第 3 7卷 应 变 ； 受压区端部暗柱处受拉纵向钢筋的平 均应变； h 型钢混凝土剪力墙的截面高度； 型钢 昆 凝土剪力墙的截面有效高度， 即为混凝土受压边缘纤维处到受拉区 端部最外侧受拉纵向钢筋中心处的距 离 ； 。 按截面应变保持平面的假定确定的中 和轴高度， 取为 。 = ， 其中 为矩 形混凝土压应力图的有效高度， 系 数 ， 取为 0 8 。 “ I 1 l r -I l 广 1 l f 口 V - 。一 一吖 图7 带有斜向支撑的型钢混凝土剪力墙压弯破坏 时的型钢框架内力 F i g 7 Emb e d d e d s t e e l f r a me i n n e r f o r c e o f t h e S RC s h e a r wa l l、 t h o b l i q u e b r a c i n g s 、 7 E V a 口 一 图 8 带有斜向支撑的型钢混凝土剪力墙弯压破坏 时的竖向钢筋内力 Fi g 8 Ve r t i c a l b a r s i n n e r f o r c e o f t h e S RC s h e a r wa l l w i t h o b l i q u e b r a c i n g s 根据竖直方向力的平衡， 即 Y=0， 可以得到 公式 ( 1 7 ) 所示方程。 iA i +or 。 b A b + s sA 。 +s i n 3 or A 一 iA i 一or 。 b A b 一 t ss A 一 s i xoA 。 一 =0 ( 1 7 ) 式中 i 受拉各排竖向分布钢筋的应力， 满足 公式( 7 ) ， ( 8 ) 关系 ； 受拉端部暗柱处纵向钢筋应力， 满足 公式( 7 ) ， ( 8 ) 关系； 。 受拉端部暗柱处型钢的平均应力， 满 足公式( 7 ) ， ( 8 ) 关系； 受拉型钢斜向支撑的平均拉应力， 满 足公式( 7 ) ， ( 8 ) 关系； A 与 。 相对应的竖向分布钢筋截面面 积 ； A 与 。 相对应的端部 暗柱 内钢筋的截 面面积 ； A 与 相对应的端部暗柱型钢的截面 面积 ； A 与 。 相对应 的受拉型钢斜 向支撑 的 截面面积 ； 受压各排竖向分布钢筋的应力， 满足 公式( 7 ) ， ( 8 ) 关系； 受压端部暗柱处纵向钢筋应力， 满足 公式( 7 ) ， ( 8 ) 关系； 受压端部暗柱处型钢的平均应力 ， 满 足公式 ( 7 ) ， ( 8 ) 关系； 。 受压型钢斜向支撑的平均压应力， 满 足公式 ( 7 ) ， ( 8 ) 关系； A 。 与 ： i 相对应的竖向分布钢筋截面面 积 ； 与 相对应 的端部暗柱 内钢筋的截 面面积 ； A 与 相对应的端部暗柱型钢的截面 面积； A ： 与 。 相对应的受压型钢斜向支撑的 截面面积； 矩形 混凝土压应力 图的应力折减 系 数， 按照规范取值； 混凝土轴心抗压强度值； 矩形混凝土压应力图的有效高度。 联立求解公式( 7 ) 一( 1 7 ) ， 解出 值， 然后， 对 上述截面上的受拉端暗柱中纵向钢筋合力作用点取 矩， 可以得到此时的外弯矩值， 即为此剪力墙构件的 极限弯矩值， 极限弯矩值计算公式为公式( 1 8 ) 。 M u= ( h 0 一x 2 )+ BiA i ( h 0一a i )+ Rb A b ( h 0 一口 b )+ A ( h 0 一口 ) +s i rj 3 ，x。 ，x。 ( 0 一口 。 )一 。iA i ( a i a 。 ) ( 1 8 ) 式中 口 受压各排竖向分布钢筋力的作用点到 混凝土受压边缘纤维处 的距离 ； 口 受压暗柱中受压主钢筋力的合力作用 点到混凝土受压边缘纤维处的距离 ； 0 受压端部暗柱处受压型钢力的合力作 用点到混凝土受压边缘纤维处的距 离 ； 口 ；受拉各排竖向分布钢筋力的作用点到 混凝土受拉边缘纤维处 的距离 ； 2 0 1 1 N o 3 李一松， 等 ： 型钢混凝土中高剪力墙正截面受弯的开裂荷载和极限荷载的计算方法 5 口 受拉端部暗柱处受压型钢力的合力作 用点到混凝 土受 拉边缘纤 维 处 的距 离 ； h 。 型钢混凝土剪力墙的截面有效高度， 即为混凝土受压边缘纤维处到受拉区 端部受拉纵向钢筋合力中心处 的距 离 ； M， 带有斜撑的型钢混凝土剪力墙的受弯 极限弯矩。 公式( 1 8 ) 中的其他参数见公式( 1 7 ) 中的说明。 从公式( 7 ) 到( 1 8 ) ， 可以精确计算带有斜向支 撑的型钢混凝土剪力墙的受弯极限承载力。但是， 由于计算首先需要确定混凝土受压区高度 值， 而 同时由于受拉、 受压钢筋的应力又与 值相关联， 因 此， 整个计算过程可以用一个迭代过程来实现。迭 代流程见图 9 - 1 引。 图 9 带有斜向支撑的型钢混凝土剪力墙受拉钢筋屈服 弯曲破坏时的极限承载力计算流程 F i g 9 Ca l c u l a ti o n fl o wc h a r t o f ultima t e b e a r i n g o f t h e S RC s h e a r wa l l wi t h o b H q u e b r a dn g s 2 3 简化算法 由于上述流程是一个迭代的过程， 仅仅适用于 在计算机程序中应用， 而在实际手算时比较繁复， 因 此需要一个更为简便， 但结果也可以接受的简化计 算方法。 由于在没有轴向力作用的情况下， 混凝土受压 区高度 通常很小， 因此在图3 到图8中， 如果假设 不考虑受压区分布钢筋的作用而认为受压区一端的 暗柱完全承担了这部分压力， 受拉一侧认为只有一 半的分布钢筋承受拉力( 即认为墙体形心到受拉暗 柱之间的竖 向分布钢筋 ) ， 而且全 部达 到材料的强 度 ， 而暗柱中的纵向受拉钢筋和受拉型钢柱都达到 了材料 的强度 ， 此时的截面各材料组件的应力 、 内力 如图 l Ol 2所示 。 L 上 图 l 0 简化算法剪力墙受弯时的截面混凝土 等效矩形应力 Fi g 1 0 Eq u i v ale n t c r o s s s e c ti o n c o n c r e t e s t r e s s d i s t fib u - fio n f o r s i mp l i fie d c a l c u l a ti o n c | t r 1 1 ， 、 卢 l I k 图 1 1 简化算法剪力墙受弯时的截面型钢内力详图 Fi g 1 1 Emb e d d e d s t e e l f r a me i n n e r f o r c e f o r s i mp l i fied c a l c u l a t i o n = ； i ffil =刁 _ _ 一 图 1 2 简化算法剪力墙受弯时的截面竖向钢筋内力详图 Fi g 1 2 S t e e l b a r i n n e r f o r c e f o r s im p l i fi e d c a l c u l a t i o n 由于墙体的配筋形式为对称配筋， 加载形式为 无竖向荷载的水平作用， 因而， 可以认为受压区的钢 材应变值很小， 也即受压一侧的钢材的应变和内力 都比较小， 因此， 本文简略认为受压一侧钢材不起作 用， 而同时受拉一侧的钢材的应变很大， 都超过了其 屈服应变， 本文简略认为它们的应力达到屈服应力。 此时， 根据力的平衡条件 Y=0， 可以得到等 式( 1 9 ) 。 iA 。i +： b A 。b + 。A + 。 A 。 s i 一 f o b X=0 ( 1 9 ) 上式中仅有 为未知数， 因此， 解得 为公式 ( 2 O ) 。 6 四川建筑科学研究 第 3 7卷 = Ef iA i +： b A B b + A 。 。 + A s i M =k a f b x ( h 0 一 x 2 ) 6 ( 2 O ) 那么 ， 对控制截面上 的混凝土受拉端柱中纵 向 钢筋的合力作用点处取矩， 即可以得到剪力墙的受 弯极限弯矩 为公式( 2 1 ) 。 3试验验证 一 A ( h 40 b ) ( 2 1 ) 试验共包括 4 榀剪力墙试件， 其编号、 主要尺寸 和型钢、 钢筋布置情况如图 1 3 1 5 和表 1 所示。 0 0 3 啶 位钢筋 刚 2 _ 8 l 0 d 令季 。 ： k l 8 1 5 0 吊钩 碰l 2 8 夏 l jL J, ! 集 ，_jL ln 皇 凸 l，。 一 。 L L ll J L， 1 厂 8 预留贯穿 8ioo| In 地粱洞口 8 孕IOC l2 季 墨 乞 8 1 5 0 I 。 l I +一 量 l I 2 5 0l 2 5 0 5 0 0 。 2 5 0 0 。 俯视图 ；) l2 1 o 0 L I 1 I 5 0 0 1 5 0 0 5 0 0 4 3 0 1 5 0 0 4 3 0 【2 00 I f f l i ft 1 0 0 uL = f E 优 嗣 1I ! 魁 E封 口一0 试件l ， 2 ( T S Wl ， T S W2 ) 钢筋锚固长度按规范取值 图 1 3 带 X支撑的型钢混凝土剪力墙试件T S W1 。 T S W2详图 Fi g 1 3 S p e c i me n d e t a i l s T S W 1 a n d TS W 2 f o r S RC s h e a r wa l ls 、 jI， i t h X b r a c i n g s 0 萤 l 0 O 审 、 1 l 8 l 5 0 景 吊 钩 IS O o 4 12 4 l2 jL Y s 1 5 o ， _ j L 0 n 宝 lf 。 L L f n I I 凸 宝 夏 L 。 L Il I J L ， L 预留 贯穿 一 1厂 一 l 2 0 0 。 1 1 0 n l， ， n fl l _ _ I 厂 I O C 4 1 2 暑 l ， 地 梁 洞 口 弓 8 乞 乇 0 ：2 8 1 5 0 2 5 0 2 5 0 l 5 0 0 5 0 0 8 I 2 50 0 = 口 、 俯视图 l 0 0 1 2 l 0 0 一 L 0 l 寸 r - 二 I j 500 1500 I 430 I 500 I l 嫂I E 50 0 43 0 正视图 侧视图 1 0 0 U D I q ： 3 ( T S W3 ) 钢筋锚固长度按规范取值 图 1 4 不带支撑型钢混凝土剪力墙试件T S W3详图 F i g 1 4 S p e c im e n d e t a i l s TS W 3 fo r S RC s h e a r wa l l wi t h o u t b ra c i n g s 表 1 试件内置钢框架中内置热轧型钢及钢板的截面尺寸 Ta b l e 1 S e c t i o n d i me n s i o n o f th e r o l l e d a n g l e a n d s t e e l p l a t e i n t h e s t e e l f r a m e 2 0 1 1 N o 3 李一松， 等： 型钢混凝土中高剪力墙正截面受弯的开裂荷载和极限荷载的计算方法 7 试件4 ( T s 、 4 ) 钢筋锚固长度按规范取值 图 1 5 普通钢筋混凝土剪力墙试件 T S W4详图 Fi g 1 5 S p e c i me n d e t a i l s TS W 4 f o r c o mmo n r e i n f o r c e d c o n c r e t e s h e a r wa l l 加载方式采用施加水平荷载到试件破坏， 其中 试件 T S W1 采用单调加载方式， 其他试件采用反复 加载方式 。 按照计算公式( 6 ) 计算的开裂荷载与试验实测 开裂荷载的对 比， 见表 2 。 表2 计算结果与实测结果对比 Ta b l e 2 Co m p a r i s o n o f c a l c u l a fi o n m e t h o d 1 r e s u l t s a n d e xp e r i m e nt a l r e s u l t s 按照计算公式 ( 2 1 ) 计算的极限荷载与实测极 限荷载的对 比， 见表 3 。 表 3 计算结果与实测结果对比 Ta b l e 3 Co mp a r i s o n o f c a l c u l a tio n me t h o d 1 r e s u l t s a n d e x p e r i m e n t a l r e s u l t s 4 结 论 1 ) 本文提出了适合于工程设计的型钢混凝土 中高剪力墙的开裂荷载计算公式。 2 ) 本文提出了型钢混凝土中高剪力墙的极限 荷载理论计算公式， 并提出了适合于工程设计的型 钢混凝土中高剪力墙的极限荷载简化计算公式， 与 试验结果吻合。 3 )内置型钢框架的剪力墙的承载能力较普通 混凝土剪力墙高， 而在型钢框架中设置斜向 x支撑 后， 承载能力提高更多。 参 考 文 献： 1 李国强， 张洁 上海地区高层建筑采用钢结构与混凝土结构 的综合经济比较分析 J 建筑结构学报， 2 0 0 0 ( 4 ) ： 7 5 - 7 9 2 杨勇， 郭子雄， 聂建国 型钢混凝土竖向混合结构过渡层抗 震性能研究综述 J 工程 抗震与加 固改造 ， 2 0 0 6 ( 2 8 )： 7 8 - 8 6 3 中华人民共和国冶金部 Y B 9 0 8 2 9 7钢骨混凝土结构设计规 程 s 北京： 冶金工业出版社， 1 9 9 8 4 中华人民共和国建设部 J G J 1 3 8 2 0 0 1 型钢混凝土组合结构 技术规程 s 北京： 中国建筑工业出版社， 2 0 0 2 5 方鄂华， 叶列平 钢骨混凝土剪力墙设计 J 建筑结构。 1 9 9 9 ( 1 2 ) ： 5 7 - 5 9 6 刘维亚， 型钢混凝土组合结构构造与计算手册 M 北京： 中 国建 筑工业 出版社 ， 2 0 0 4 7 中华人民共和国建设部 G B 5 0 0 1 0 2 0 0 2混凝土结构设计规 范 s 北京： 中国建筑工业出版社， 2 0 0 2 8 张建伟不同高宽比带暗支撑剪力墙抗震性能试验研究 D 北京 ： 北京工业大学 ， 2 0 0 1 9 K a r r P H ， H a n s o n N W， C a p e l l H T S t r e s s - S t r a i n C h a r a c t e ri s t i c s o f Hi g h S t mn gh C o n c r e t e Do u g l a s Me He n r y I n t e rna t i o n a l S y mp o s i u m o n Co n c r e t e a nd C o n c ret e S tr u c tures ， S P 一5 5， Ame ric a n Co n c r e t e I n s t i t l l t e， F a r mi n g t o n Hi l l s ， MI ， 1 9 7 8： 1 6 1 1 8 5 1 O 张建伟， 曹万林， 徐金荣， 等 底部带暗支撑中高剪力墙抗震性 能试验及承载力计算 J 世界地震工程， 2 0 0 2 ( 1 ) 1 1 翟振东， 石晶 材料力学 M 北京： 中国建筑工业出版社， 2 O o 4 1 2 N e d d e r m a n H F l e x u r a l S t r e s s D i s t r i b u t i o n i n E x t r a H i g h S t r e n g t h C o n c r e t e D M S t h e s i s ， U n i v e r s i ty of T e x a s a t A r l i n g t o n ， 1 9 7 3 1 3 李一松 型钢混凝土剪力墙抗震性能研究 D 上海： 同济大 学 ， 2 0 0 7