装配式冷弯型钢构造柱约束砌体墙面内变形性能研究

谢志强; 高成伟; 钱增志; 毕烨; 唐胜强; 易航; 刘虹江; 丁士君

doi:10.3724/j.gyjzG24112908

装配式冷弯型钢构造柱约束砌体墙面内变形性能研究

doi: 10.3724/j.gyjzG24112908

1. 北京建筑大学土木与交通工程学院, 北京 100044;
2. 中铁建设集团有限公司, 北京 100040;
3. 国网电力工程研究院有限公司, 北京 100031

基金项目:

国家自然科学基金项目（52478116）；北京建筑大学金字塔人才培养工程项目（JDYC20220804）；北京建筑大学科研培育项目专项资金项目-青椒计划（X23046）；中铁建设集团有限公司科技研发项目（24-51c，22-37c）。

详细信息

作者简介:
谢志强，博士，副教授，博士生导师，主要从事装配式钢结构、工程结构抗震与减震加固研究。电子信箱:xiezhiqiang@bucea.edu.cn

计量
- 文章访问数: 61
- HTML全文浏览量: 10
- PDF下载量: 1
- 被引次数: 0
出版历程
- 收稿日期: 2024-11-29
- 网络出版日期: 2025-06-07
- 刊出日期: 2025-04-01

Research on In-Plane Deformation Performance of Masonry Walls Confined with Prefabricated Cold-Formed Steel Tie-Columns

1. School of Civil and Transportation Engineering, Beijing University of Civil Engineering and Architecture, Beijing 100044, China;
2. China Railway Construction Group Co., Beijing 100040, China;
3. State Grid Electric Power Engineering Research Institute Co., Ltd., Beijing 100031, China

摘要

摘要: 为解决钢筋混凝土（RC）框架砌体填充墙中的钢筋混凝土构造柱施工复杂、结构质量差和约束能力低的问题，提出了一种装配式冷弯型钢构造柱约束砌体填充墙。通过钢筋混凝土构造柱约束砌体填充墙（W-TRCTC）和装配式冷弯型钢构造柱约束砌体填充墙（W-PCFSTC）的低周往复加载试验，对比分析了两种类型墙体的破坏模式、初始刚度、承载能力、变形能力和位移延性；利用分离式的数值模型开展了参数分析，探明了装配式冷弯型钢构造柱（PCFSTC）的截面厚度和螺钉间距对W-PCFSTC抗侧刚度、承载力和变形能力的影响；构建了W-PCFSTC的简化力学模型，提出了其抗侧刚度的计算方法。结果表明：相较于W-TRCTC，W-PCFSTC具有较高的承载能力和塑性变形能力；增加构造柱壁厚可提高PCFSTC面内约束作用，增强W-PCFSTC的变形性能；提出的W-PCFSTC抗侧刚度计算方法，能充分考虑装配式冷弯型钢构造柱组合框架的抗弯刚度及砌体填充墙的剪切刚度，其抗侧刚度计算结果与模拟值吻合程度较好。
- 装配式冷弯型钢构造柱约束砌体填充墙 /
- 破坏模式 /
- 变形能力 /
- 简化力学模型 /
- 抗侧刚度计算方法
Abstract: This paper proposed a masonry infill wall confined with prefabricated cold-formed steel tie-columns（W-PCFSTC） to solve the problems of complex construction procedures， poor construction quality and low restraint capacity of reinforced concrete tie-columns in RC frame masonry infill walls. Through the cyclic loading test， the failure modes， inital stiffness，bearing capacity， deformation capacity， and displacement ductility of the two types of walls were compared and analyzed. A parametric analysis was conducted using a decoupled numerical model to investigate the effects of the section thickness of prefabricated cold-formed steel tie-columns（PCFSTC） and screw spacing on the lateral stiffness， bearing capacity， and deformation capacity of W-PCFSTC. In addition， the simplified mechanical model of W-PCFSTC was proposed， and the calculation method for calculating its lateral stiffness was obtained. The results indicated that the W-PCFSTC exhibited better bearing capacity and deformation capacity compared to W-TRCTC. With the increase of thickness， the in-plane constraint effect of the PCFSTC was improved， resulting in enhanced deformation performance of W-PCFSTC. The proposed lateral stiffness calculation method for W-PCFSTC fully considered both the flexural stiffness of the composite frame and shear stiffness of the masonry infill wall， and the calculated results were in good agreement with the simulated values.
- W-PCFSTC /
- failure mode /
- deformation capacity /
- simplified mechanical model /
- lateral stiffness calculation method

HTML全文

参考文献(24)

[1]	翟长海，王晓敏. 砌体填充墙RC框架结构抗震性能研究现状及展望［J］. 哈尔滨工业大学学报，2018，50（6）:7-19.
[2]	蒋欢军，段延锋. 改善砌体填充墙抗震性能的研究进展［J］. 地震工程与工程振动，2019，39（5）:86-94.
[3]	郑妮娜，李英民，刘凤秋. 芯柱式构造柱约束墙体抗震性能拟静力试验研究［J］. 土木工程学报，2013，46（1）:202-207.
[4]	张春涛，邓传力，刘宜丰. 方钢管砂卵石组合圈梁构造柱约束墙体抗震性能试验研究［J］. 建筑结构学报，2021，42（3）:24-33.
[5]	徐智东. 面向框架结构填充墙的组合式构造柱抗震性能研究［D］. 重庆:重庆大学，2017.
[6]	吴升. 方钢管混凝土构造柱填充墙［D］. 合肥:安徽建筑大学，2022.
[7]	杨新磊，赵子良，张建新. 钢管构造柱夯土墙抗震性能试验研究［J］. 工业建筑，2018，48（5）:112-117.
[8]	董岩. 应用于砌筑填充墙的速接式轻钢构造柱研究［D］. 合肥:合肥工业大学，2017.
[9]	BENNETT R B，WAEL W E. Force and displacement-based seismic performance parameters for reinforced masonry structural walls with boundary elements［J］. Jounal of Strucural Engineering，2012，2（1）:71-82.
[10]	CHOAYB B，ALI M，P JEAN-PATRICK et al. Experimental study of double-panel confined masonry walls under lateral loading［J］. Journal of Building Engineering，2018，20（11）:531-543.
[11]	张旭东，张利君，刘敬疆. 装配式冷弯薄壁型钢结构房屋在农房建设中的应用研究［J］. 建筑科学，2020，36（2）:422-431.
[12]	中国建筑标准设计研究院. 砌体填充墙结构构造:22G614-1［S］. 北京:中国标准出版社，2022.
[13]	中国国家标准化管理委员会. 混凝土砌块和砖试验方法:GB/T 4111—2013［S］. 北京:中国标准出版社，2013.
[14]	中国国家标准化管理委员会. 金属材料拉伸试验第1部分:室温试验方法:GB/T 228.1—2021 ［S］. 北京:中国标准出版社，2021.
[15]	中华人民共和国住房和城乡建设部. 建筑抗震试验规程:JGJ/T 101—2015［S］. 北京:中国建筑工业出版社，2015.
[16]	DENG M，ZHANG W，YANG S，et al. In-plane seismic behavior of autoclaved aerated concrete block masonry walls retrofitted with high ductile fiber-reinforced concrete［J］. Engineering Structures，2020，219，106940.
[17]	YACILA J，SALSAVILCA J，TARQUE N，et al. Experimental assessment of confined masonry walls retrofitted with SRG under lateral cyclic loads［J］. Engineering Structures，2019，199，109555.
[18]	刘雪梅. 蒸压加气混凝土承重砌体力学性能实验研究［D］. 天津:天津大学，2005.
[19]	WANG M，SHI Y J. Equivalent constitutive model of steel with cumulative degradation and damage［J］. Journal of Constructional Steel Research，2012，79:101-114.
[20]	孔璟常. 砌体填充墙RC框架结构平面内抗震性能数值模拟研究［D］. 哈尔滨:哈尔滨工业大学，2011.
[21]	中华人民共和国住房和城乡建设部. 砌体结构设计规范:GB 50003—2011［S］. 北京:中国建筑工业出版社，2011.
[22]	林超. 新型砌体填充墙框架抗震性能与共同作用机理研究［D］. 厦门:华侨大学，2019.
[23]	高润东，蒋利学. 基于等效斜压杆理论的RC框架填充墙承载力计算方法研究［J］. 结构工程师，2015，31（5）:37-41.
[24]	STAFFORD-SMITH B，CARTER C. A method for the analysis of infilled frames［J］. Proceedings of the Institution of Civil Engineers，1969，44:31-48.