第 1 章 绪论
1.1 选题背景及研究意义
1.1.1 选题背景
近年来，国家通过发展绿色建筑以及建筑产业化，来推动建筑行业的转型升级和可持续发展。传统的现场湿作业施工已经跟不上我国建筑行业的发展速度，其一，与国家节能环保、发展绿色建筑以及可持续发展战略严重不符，易于产生较大的环境污染；其二，现场湿作业施工周期较长，受天气等外界环境影响因素较大，并且需要较多的现场施工人员，致使成本提高，经济效益下降[1]。在此背景下，一种新型的建造方式——装配式建筑得到了认可并大力发展。装配式建筑是将传统的现场湿作业搬进了工厂预加工，大大改善了工人的工作环境，实现了建筑设计规范而精细、构件加工环保而安全、现场装配快速而便捷，综合表现出了建筑工业化的显著特点，被我国近年来大力推行。
在早期，我国装配式大板结构有过一段时间的发展，但是，由于其随着使用年限的增加，出现了较多的问题，如结构失稳、整体性较差、墙板裂缝渗漏等现象，因此，后来被现有的现浇混凝土结构所替代。但是，由于我国经济的快速发展，国家对环境保护以及可持续发展的重视之后，现浇混凝土结构由于施工周期较长，对环境污染比较严重，已不能适应当前的发展趋势。住建部 2016 年发布的发展纲要指出了我国建筑产业现代化的发展方向，提出在 2020 年时，建筑产业现代化技术要达到基本成熟，装配式建筑占比达到 20%，到 2025 年时，建筑品质要全面提升，绿色可持续发展显见成效，装配式建筑占比达到 50%[2]。同年，国务院办公厅也出台了相关意见，提出要根据实际情况合理的发展装配式建筑，力争十年内，使装配式建筑面积占新建建筑的 30%[3]。该纲要以及意见的提出，充分证实国家在今后装配式建筑发展过程中给予巨大的支持。
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1.2 装配式混凝土剪力墙国内外研究现状
1.2.1 国内研究现状
我国装配式建筑在建国之后经历了大规模的建设发展，然而由于经济水平有限，装配式构件运输比较困难，并且装配式结构出现失稳、耗能较低以及保温性能较差，在 70 年代末整个装配式建筑进入到低迷期。直至本世纪初，随着我国建筑工业化以及绿色可持续发展战略要求，装配式建筑作为绿色节能的新型建筑又被重新推广与宣传。剪力墙作为装配式建筑必不可少的结构构件，国内专家学者对其做了大量的科学研究。
朱张峰等[5-7]对装配式剪力墙进行了试验研究。试验结果显示，装配式剪力墙破坏最初发生于水平拼缝处，随着荷载增加，破坏裂缝向对角发展，整个试件的破坏形式为下部墙体的剪切破坏；预制装配式剪力墙承载力更高，抗震性能更好。
姜洪斌等[8-9]通过低周往复荷载试验和拟动力试验对装配式混凝土剪力墙进行了研究。通过试验研究，结果表明，高轴压比的剪力墙试件，其高宽比较小时，剪力墙能表现出良好的变形能力，并且插入式留孔灌浆连接在试验过程中可靠有效。
钱稼茹等[10]通过对预制钢筋混凝土剪力墙试件的低周往复荷载试验，研究了预制混凝土剪力墙连接方法的可靠性。研究结果显示，预制剪力墙与现浇剪力墙试件的破坏模式相似，钢筋通过套筒浆锚连接可有效的传递应力。通过试验，对预制剪力墙的研究提出了可靠性建议。
陈云钢等[11]对竖向钢筋浆锚搭接的足尺装配式混凝土剪力墙进行了试验研究。结果显示，装配式剪力墙与现浇剪力墙的破坏形式基本一致，外墙水平缝上移可提高墙体的承载能力。
孙建等[12]通过试验对水平接缝运用高强螺栓与钢框进行连接的全装配式剪力墙的受力性能进行了研究。研究结果显示，运用该连接方式的剪力墙试件表现有良好的延性，在受拉区，水平接缝荷载传递主要通过摩擦与销栓作用进行传递，而在受压区，除了摩阻与销栓的作用，还有顶紧挤压作用作为荷载的传递。
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第 2 章 装配式钢骨混凝土剪力墙构造与力学机理
2.1装配式钢骨混凝土剪力墙简介
为改善装配式混凝土剪力墙的抗震性能，将型钢焊接形成骨架内嵌于装配式钢筋混凝土剪力墙内形成装配式钢骨混凝土剪力墙，即在普通装配式混凝土剪力墙与型钢组合混凝土剪力墙基础之上，将其二者进行组合，形成装配式钢骨混凝土剪力墙。装配式钢骨混凝土剪力墙通过在工厂内将型钢进行焊接形成型钢骨架，为保证混凝土与型钢能协同作用，在型钢骨架表面焊接有栓钉，并且将钢筋网点焊于型钢骨架之上，然后进行混凝土的浇筑。在浇筑时，剪力墙构件上下预留后浇带，型钢留有外伸端，形成装配式钢骨混凝土剪力墙板，方便运输。装配式钢骨混凝土剪力墙充分发挥型钢与混凝土各自的优点，可有效改善剪力墙构件的刚度、承载力以及延性等抗震性能。
装配式钢骨混凝土剪力墙板如图 2-1 所示。实际施工时，剪力墙上下两端留有后浇带，内部两端型钢柱均留有外伸端，上下墙体首先将两端型钢通过螺栓进行初步连接，保证初步施工的安全，再将上下部后浇带中的竖向钢筋进行浆锚搭接，以达到上下部应力传递，最后对整个后浇带进行混凝土浇筑，以实现装配式钢骨混凝土剪力墙安全快速的安装。
2.2 装配式钢骨混凝土剪力墙特点
（1）装配式钢骨混凝土剪力墙的承载力比较高
装配式钢骨混凝土剪力墙由型钢骨架与混凝土结合而成，充分发挥混凝土与型钢的力学特性，使其在受到荷载作用时协同工作，提高了整个剪力墙结构的承载力。对于单纯的混凝土与单纯的型钢力学性能来说，装配式钢骨混凝土剪力墙是结合了两种材料的综合性能，在型钢与混凝土协同工作形成一个整体后，发挥出了混凝土与型钢的最大优点，具有更优的效果。对于一般结构而言，钢骨高宽比较大，荷载作用后承载力不稳定，易出现失稳。钢骨应用于剪力墙后，因外围混凝土的包裹，可有效提高钢骨的抗弯刚度，防止发生失稳，提高了其稳定性。而钢骨的存在又约束了混凝土，抑制了混凝土的变形破坏，减缓了混凝土裂缝的发展。两种材料的力学性能得到互补，充分发挥出各自的优点。
（2）装配式钢骨混凝土剪力墙的塑性以及韧性有所改善
单纯的混凝土易发生脆性开裂破坏，是一种典型的脆性材料。当混凝土受拉达到峰值应力时，混凝土就会出现裂缝，随着拉应力的不断增加，裂缝也会进一步的发展，最终使得混凝土出现脆性开裂破坏。但型钢又属于延性较好的材料，将型钢与混凝土结合形成钢骨混凝土结构，弥补了混凝土材料的不足，延性得以提高。由于装配式钢骨混凝土剪力墙中钢骨的存在，整个结构在受到荷载作用时，整体结构能表现出良好的韧性，故装配式钢骨混凝土剪力墙结构的塑性和韧性均得到了有效改善。
第 3 章 钢骨混凝土剪力墙数值模型及合理性验证 ·············21
3.1 引言··························21
3.2 有限元介绍························21
第 4 章 不同骨架形式的装配式钢骨混凝土剪力墙抗震性能研究 ···················37
4.1 引言·····················37
4.2 数值试验概况··························37
第 5 章 X 型骨架的装配式钢骨混凝土剪力墙参数分析 ·················59
5.1 引言··················59
5.2 剪力墙试件设计····························59
第 5 章 X 型骨架的装配式钢骨混凝土剪力墙参数分析
5.1 引言
通过验证数值建模的可靠有效性，对不同型钢骨架的装配式钢骨混凝土剪力墙进行了数值试验研究，研究型钢骨架形式对装配式钢骨混凝土剪力墙抗震性能的影响，找出相对较优的型钢骨架布置方式。通过数值试验，综合对比分析本研究中的几种型钢骨架形式，探讨出 X 型钢骨架较其他骨架形式适用性更强，表现的抗震性能更优。本章在探究出较优型钢骨架形式的基础上，针对较优的 X 型骨架的装配式钢骨混凝土剪力墙进行深入研究。通过数值试验的方法，对比分析不同轴压比以及含钢率的 X 型骨架的装配式钢骨混凝土剪力墙的数值试验结果，探究轴压比和含钢率对 X 型骨架的装配式钢骨混凝土剪力墙抗震性能的影响。
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结论与展望
一、结论
本文运用有限元软件 Abaqus，建立装配式型钢混凝土剪力墙数值模型，通过对比分析数值试验与实际参照试验的结果，验证本研究数值建模方法合理有效。在验证建模方法有效合理的基础上，运用同样的方法建立了普通装配式混凝土剪力墙和三种不同骨架形式的装配式钢骨混凝土剪力墙模型，对其进行数值试验分析，总结装配式钢骨混凝土剪力墙与传统装配式混凝土剪力墙抗震性能的不同，找出本研究三种骨架形式中最优钢骨形式的装配式钢骨混凝土剪力墙。在得出最优骨架形式的装配式钢骨混凝土剪力墙后，进而继续对最优骨架形式的 X 型骨架装配式钢骨混凝土剪力墙进行具体的研究，运用同样的建模方法建立不同轴压比和不同型钢尺寸的剪力墙数值模型，研究轴压比和含钢率对 X 型骨架装配式钢骨混凝土剪力墙抗震性能的影响，对比分析数值试验的滞回曲线、骨架曲线、耗能与等效粘滞阻尼系数、强度退化以及刚度退化，得出以下结论：
（1）运用有限元分析软件对型钢混凝土剪力墙进行数值试验，对比分析数值试验与实际试验的结果，骨架曲线具有较好的吻合，误差在允许的差值范围内，验证了本研究所采用建模方法的合理性与有效性。
（2）对比分析不同骨架形式的装配式钢骨混凝土剪力墙发现，X 型骨架的装配式钢骨混凝土剪力墙承载力提高最大，是普通剪力墙试件承载力的 2 倍；同时耗能能力也提高最大，相比普通装配式剪力墙试件提高了 75%。增加相同含钢率的不同型钢骨架形式的装配式钢骨剪力墙中，内置型钢骨架减缓了后期剪力墙构件的刚度衰减速率，有利于提高结构后期的抗震性能。综合对比分析不同骨架形式的装配式钢骨混凝土剪力墙抗震性能，在相同含钢率的情况下，X 型骨架的综合抗震性能表现更好，X 型骨架的相对适用性更好。
参考文献（略）