单钢板混凝土剪力墙抗爆性能研究

赵春风 卢欣 何凯城 张增德 王静峰 李晓杰

赵春风, 卢欣, 何凯城, 张增德, 王静峰, 李晓杰. 单钢板混凝土剪力墙抗爆性能研究[J]. 爆炸与冲击, 2020, 40(12): 121403. doi: 10.11883/bzycj-2020-0058
引用本文: 赵春风, 卢欣, 何凯城, 张增德, 王静峰, 李晓杰. 单钢板混凝土剪力墙抗爆性能研究[J]. 爆炸与冲击, 2020, 40(12): 121403. doi: 10.11883/bzycj-2020-0058
ZHAO Chunfeng, LU Xin, HE Kaicheng,  ZHANG  Zengde, WANG Jingfeng, LI Xiaojie. Blast resistance property of concrete shear wall with single-side steel plate[J]. Explosion And Shock Waves, 2020, 40(12): 121403. doi: 10.11883/bzycj-2020-0058
Citation: ZHAO Chunfeng, LU Xin, HE Kaicheng,  ZHANG  Zengde, WANG Jingfeng, LI Xiaojie. Blast resistance property of concrete shear wall with single-side steel plate[J]. Explosion And Shock Waves, 2020, 40(12): 121403. doi: 10.11883/bzycj-2020-0058

单钢板混凝土剪力墙抗爆性能研究

doi: 10.11883/bzycj-2020-0058
基金项目: 中国博士后科学基金(2015M561980,2016T90456);大连理工大学工业装备与分析国家重点实验室基金(GZ19106)
详细信息
    作者简介:

    赵春风(1983- ),男,博士,副教授,zhaowindy@hfut.edu.cn

  • 中图分类号: O383

Blast resistance property of concrete shear wall with single-side steel plate

  • 摘要: 钢板混凝土剪力墙作为一种新型的抗侧力构件,具有良好的耗能能力和抗冲击性能,已逐渐应用于建筑工程结构的抗震和防护结构的抗爆设计。设计了3个试件,分别为普通钢筋混凝土板、单侧钢板混凝土板和夹心钢板混凝土板,开展了钢板混凝土剪力墙的接触爆炸试验,并通过非线性程序LS-DYNA建立了3个钢板混凝土剪力墙试件的数值模型,对比分析了不同试件在接触爆炸作用下的动态响应、破坏模式和抗爆性能。试验和数值分析结果表明:接触爆炸作用下,试验设计的3种试件呈现3种破坏模式;普通钢筋混凝土板中部发生混凝土贯穿破坏,钢筋发生较大弯曲变形;单侧钢板混凝土板由于栓钉拔出发生钢板和混凝土分离,丧失整体性和继续承载能力;夹心钢板混凝土板发生上层混凝土压碎,夹心钢板、上层和下层混凝土板连接性能较强,整体性较好,具有继续承载的能力,且夹心钢板混凝土板跨中挠度和混凝土碎块飞溅距离较小。单侧钢板混凝土板和夹心钢板混凝土板配置钢筋网可以显著增强混凝土层和钢板的连接性能,有效减小上下层混凝土的碎裂和剥落,增强其整体性和抗爆性能。
  • 图  1  RCS几何尺寸及配筋方式(单位:mm)

    Figure  1.  Dimensions of RCS and reinforcement layout (unit in mm)

    图  2  SSPSWS几何尺寸和结构形式(单位:mm)

    Figure  2.  Dimensions and structural style of SSPSWS (unit in mm)

    图  3  CSPWS的几何尺寸和结构形式(单位:mm)

    Figure  3.  Dimensions and structural style of CSPWS (unit in mm)

    图  4  测点布置图

    Figure  4.  Arrangement diagram of measure points

    图  5  试验布置图

    Figure  5.  Experimental setup

    图  6  数值分析模型

    Figure  6.  Numerical model

    图  7  RCS的试验与数值结果(单位:mm)

    Figure  7.  Experimental and numerical results of RCS (unit in mm)

    图  8  试件RCS裂缝图

    Figure  8.  Cracks of RCS

    图  9  钢筋变形

    Figure  9.  Deformation of rebar

    图  10  跨中挠度

    Figure  10.  Deflection of rebar in midspan

    图  11  试件RCS测点位移时程曲线

    Figure  11.  Displacement time history of RCS specimen

    图  12  试件RCS测点加速度时程曲线

    Figure  12.  Acceleration time history of RCS specimen

    图  13  试件SSPSWS试验及数值分析结果(单位:mm)

    Figure  13.  Experimental and numerical results of SSPSWS (unit in mm)

    图  14  试件SSPSWS裂缝

    Figure  14.  Cracks in SSPSWS

    图  15  钢板跨中挠度

    Figure  15.  Deflection in midspan of steel plate

    图  16  钢板及栓钉试验与数值分析结果

    Figure  16.  Experimental and numerical results of steel plate and weld studs

    图  17  试件SSPSWS测点位移时程曲线

    Figure  17.  Displacement time history of SSPSWS specimen

    图  18  试件SSPSWS测点加速度曲线

    Figure  18.  Acceleration time history of SSPSWS specimen

    图  19  试件CSPWS试验及数值结果(单位:mm)

    Figure  19.  Experimental and numerical results of CSPWS specimen (unit in mm)

    图  20  试件CSPWS裂缝图

    Figure  20.  Cracks of CSPWS specimen

    图  21  试件CSPWS震塌

    Figure  21.  Broken CSPWS

    图  22  钢板跨中挠度

    Figure  22.  Deflection in midspan of steel plate

    图  23  试件CSPWS挠曲变形

    Figure  23.  Deflection of CSPWS

    表  1  材料力学性能参数

    Table  1.   Mechanical properties of materials

    材料类别强度等级弹性模量/GPa抗压强度/MPa屈服强度/MPa抗拉强度/MPa
    混凝土C303030
    钢筋HRB335200341472
    钢板Q235200235370
    焊钉A2-50200210500
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    表  2  试件破坏尺寸对比

    Table  2.   Comparison of damage area for different specimens

    类型损伤尺寸误差/%
    迎爆面(试验)背爆面(试验)迎爆面(数值模拟)背爆面(数值模拟)迎爆面背爆面
    RCS360 mm×300 mm410 mm×400 mm300 mm×300 mm380 mm×360 mm16.716.6
    SSPSWS470 mm×300 mm440 mm×360 mm12.3
    CSPWS400 mm×350 mm560 mm×520 mm350 mm×330 mm520 mm×480 mm17.514.3
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出版历程
  • 收稿日期:  2020-03-06
  • 修回日期:  2020-08-07
  • 刊出日期:  2020-12-05

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