《雙鋼板混凝土組合剪力牆抗衝擊性能及設計方法研究》是依託北京航空航天大學，由郭全全擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：雙鋼板混凝土組合剪力牆抗衝擊性能及設計方法研究
- 依託單位：北京航空航天大學
- 項目負責人：郭全全
- 項目類別：面上項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
雙鋼板混凝土組合剪力牆具有承載力高、包容性強、施工便捷等優點，在高層建築核心筒、板式橋墩、核安全殼、海上石油平台等結構中有廣泛的套用前景。在服役過程中結構物可能遭受意外的衝擊作用，與靜力載入相比，以歷時短、強度高、慣性效應明顯為特徵的衝擊作用使結構回響有著不同的規律和特徵，而目前針對雙鋼板混凝土組合剪力牆抗衝擊性能的研究成果很少，無法滿足工程需求。本項目擬針對這一問題，進行16片組合牆的落錘衝擊試驗，計及軸壓與橫向衝擊的耦合，探究軸向壓力，不同能量、動量組合，材料強度，以及抗剪件含鋼率等參數對牆體衝擊性能的影響規律，並進行衝擊後軸壓試驗，對牆體的抗倒塌能力作出評價。在此基礎上，揭示組合牆在衝擊荷載作用下的破壞機理，著眼於承載力、變形能力及殘餘承載力等三個方面，建立相應的抗衝擊設計方法。
結題摘要
雙鋼板混凝土組合結構（SC結構）主要由雙層鋼板和內部的素混凝土組成，因其具備承載力高、密閉性好的優良特性而被套用于海岸工程和特種工業建築中。結構在服役期間可能遭受意外的衝擊作用而發生突發性破壞。目前，相關的研究對於低速衝擊下的SC牆板受力性能鮮有涉及，因而深入系統地開展SC牆板的抗衝擊性能及設計方法研究有著十分重要的理論意義和工程套用價值。本項目超額完成計畫任務，主要研究內容及研究成果如下：（1）完成47個SC牆板試件的落錘衝擊試驗。研究了不同衝擊能量下SC牆板的動力回響，以及軸向壓力、含鋼率和抗剪連線件布置等參數的影響。結果表明，SC牆板在低速衝擊作用下的動力回響過程分為慣性回響、衝擊載入、回彈卸載和自由振動四個階段；隨含鋼率的增加和抗剪連線件布置的增強，SC牆板的耗能和變形能力降低。（2）對8個帶有衝擊損傷的試件進行軸心受壓剩餘承載力試驗，並與2個未受衝擊試件的試驗結果對比。結果表明剩餘承載力與損傷區域的大小呈線性關係，進而給出了剩餘承載力的計算方法。（3）採用ANSYS/LS-DYNA軟體建立SC牆板的三維有限元分析模型。模擬結果準確描述了試驗試件的破壞模態和動力回響。進一步參數分析表明，大部分區域的應變率處於準靜態載入範圍內，材料的應變率效應可以忽略；當軸壓比超過某臨界值時SC牆板的抗衝擊性能顯著降低，建議取臨界值為0.3；基於較高衝擊能量下的極限膜力峰值，提出極限承載力-軸力破壞包線的計算公式。（4）進行SC牆板動力回響的理論分析。基於試驗研究和數值模擬，推導了軸向壓力和面外荷載共同作用下SC牆板剛度和抗力的解析表達式，給出了三折線抗力函式曲線。基於等效單自由度法和能量守恆法，分別提出了SC牆板位移時程和最大位移的計算方法。（5）提出SC牆板的抗衝擊設計方法。針對低速衝擊問題，從局部破壞、最大變形和損傷程度三個方面給出SC牆板的抗衝擊設計要求和設計流程，並通過工程算例驗證設計方法的可行性，為進一步工程套用奠定了基礎。
