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1 CTBUH Technical Paper Subject: Paper Title: Author(s): Affiliation(s): Structural Engineering / Seismic Seismic Behavior of Steel Plate Reinforced Concrete Shear Walls Xiao, Congzhen; Jiang, Dongqi; Xu, Ziguo & Chen, Tao China Academy of Building Research Publication Date: 2012 Original Publication: Paper Type: CTBUH 9 th World Congress Shanghai 2013 Proceedings 1. Book chapter/part chapter 2. Journal paper 3. Conference proceeding 4. Unpublished conference paper 5. Magazine article 6. Unpublished Council on Tall Buildings and Urban Habitat/Author(s)

2 T27 Seismic Considerations 抗 震 考 虑 Shijiazhuang. 石 家 庄. Nanchang. 南 昌. Changsha. 长 沙. Mecca. 麦 加. Fuzhou. 福 州. Kyoto. 京 都. Dubai. 迪 拜. Nanning. 南 宁. Ningbo. 宁 波. Tokyo. 东 京. Seoul. 首 尔. Osaka. 大 阪. Jakarta. 雅 加 达. Delh 德 里. Manila. 马 尼 拉. Mumbai. 孟 买. Shanghai. 上 海. Calcutta. 加 尔 各 答. Tehran. 德 黑 兰. Karachi. 卡 拉 奇. Dhaka. 达 卡. Istanbul. 伊 斯 坦 布 尔. Beijing. 北 京. Bangkok. 曼 谷. Nagoya. 名 古 屋. Hong Kong. 香 港. Taipei. 台 北. Chongqing. 重 庆. Tianjin. 天 津. Chennai. 钦 奈. Guangzhou. 广 州. Shenyang. 沈 阳. Bangalore. 班 加 罗 尔. Ho Chi Minh City. 胡 志 明 市. Hyderabad. 海 德 拉 巴. Lahore. 拉 合 尔. Mumbai. 孟 买. Singapore. 新 加 坡. Wuhan. 武 汉. Harbin. 哈 尔 滨. Busan. 釜 山. Fukuoka. 福 冈. Kuala Lumpur. 吉 隆 坡. Yangon. 仰 光. Pune. 浦 那. Bandung. 万 隆. Surabaya. 泗 水. Riyadh. 利 雅 得. Ahmadabad. 阿 默 达 巴 德. Yokohama. 横 滨. Ankara. 安 卡 拉. Tashkent 塔 什 干. Chengdu. 成 都. Dalian. 大 连. Pyongyang. 平 壤. Nanjing. 南 京. Hangzhou. 杭 州. Taegu. 大 丘. Xian. 西 安. Tel Aviv. 特 拉 维 夫. Jeddah. 吉 达. Qingdao. 青 岛. Amman. 安 曼. Kaohsiung. 高 雄. Hanoi. 河 内. Jinan. 济 南. Incheon. 仁 川. Colombo. 科 伦 坡. Istanbul. 伊 斯 坦 布 尔. Hong Kong. 香 港. Seoul. 首 尔 Makati. 马 卡 蒂.ku. 巴 库. Kunming. 昆 明. Guiyang. 贵 阳. Beirut. 布 鲁 特. Shijiazhuang. 石 家 庄. Nanchang 南 昌. Shanghai. 上 海. Mecca. 麦 加. Fuzhou. 福 州. Kyoto. 京 都. Dubai. 迪 拜. Nanning. 南 宁. Ningbo. 宁 波. Datong. 大 同. Abu Dhabi. 阿 布 扎 比. Hefei. 合 肥. Singapore. 新 加 坡. Cebu. 宿 务. Ulsan. 蔚 山. Phnom Penh. 金 边. Wuxi. 无 锡. Shenzhen. 深 圳. Jerusalem. 耶 路 撒 冷. Nantong. 南 通. Kuala Lumpur. 吉 隆 坡. Suzhou. 苏 州. Wenzhou. 温 州. Kuwait City. 科 威 特 城. Makati. 马 卡 蒂. Doha. 多 哈. Bucheon. 富 川 Goyang. 高 阳. Hwaseong. 华 城. Abu Dhabi. 阿 布 扎 比. Tokyo. 东 京. Seoul. 首 尔. Osaka. 大 阪. Jakarta. 雅 加 达. Delhi. 德 里. Manila. 马 尼 拉. Mumbai. 孟 买. Shanghai. 上 海. Calcutta. 加 尔 各 答. Tehran. 德 黑 兰 Karachi. 卡 拉 奇. Dhaka. 达 卡. Istanbul. 伊 斯 坦 布 尔. Beijing. 北 京. Bangkok. 曼 谷. Nagoya. 名 古 屋. Hong Kong. 香 港. Taipei. 台 北. Chongqing. 重 庆. Tianjin. 天 津. Chennai. 钦 奈. Baghdad. 巴 格 达. Shenyang. 沈 阳. Bangalore. 班 加 罗 尔. Ho Chi Minh City. 胡 志 明 市. Hyderabad. 海 德 拉 巴. Lahore. 拉 合 尔. Guang zhou. 广 州. Singapore. 新 加 坡. Wuhan. 武 汉. Harbi 哈 尔 滨. Busan. 釜 山. Fukuoka. 福 冈. Kuala Lumpur 吉 隆 坡. Yangon. 仰 光. Pune. 浦 那. Bandung. 万 隆. Surabaya. 泗 水. Riyadh. 利 雅 得. Ahmadabad. 阿 默 达 巴 德. Yokohama. 横 滨. Ankara. 安 卡 拉. Tashkent 塔 什 干. Chengdu. 成 都. Dalian. 大 连. Pyongyang. 平 壤. Nanjing. 南 京. Hangzhou. 杭 州. Taegu. 大 丘. n. 西 安. Tel Aviv. 特 拉 维 夫. Dubai. 迪 拜. Qingdao. 青 岛. Goyang. 高 阳. Amman. 安 曼. Kaohsiung. 高 雄. Hanoi. 河. Jinan. 济 南. Incheon. 仁 川. Colombo. 科 伦 坡. Phnom Penh. 金 边. Guangzhou. 广 州. Kabul. 喀 布 尔. Ningbo. 宁 波. Baku. 巴 库. Kunming. 昆 明. Guiyang. 贵 阳. Beirut. 布 鲁 特. Colombo. 科 伦 坡. Zhengzhou. 郑 州. Changsha. 长 沙. Wuhan. 武 汉. Fuzhou. 福 州. Kyoto. 京 都. Dubai. 迪 拜. Nanning. 南 宁. Ningbo. 宁 波. Chengdu. 成 都. Hyderabad. 海 得 拉 巴. Beijing. 北 京. Chongqing. 重 庆. Cebu. 宿 务. Ulsan. 蔚 山. Phnom Penh. 金 边. Wuxi. 无 锡. Shenzhen. 深 圳. Tokyo. 东 京. Nantong. 南 通. Busan. 釜 山. Suzhou. 苏 州. Wenzhou. 温 州. Kuwai

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4 Seismic Behavior of Steel Plate Reinforced Concrete Shear Walls 钢 板 混 凝 土 组 合 剪 力 墙 抗 震 性 能 研 究 Abstract Congzhen Xiao Dongqi Jiang Steel plate reinforced concrete composite shear wall is an innovative structural member which takes advantage of both materials.. In order to investigate its flexural and shear behavior separately, two batches of shear wall specimens were designed and tested under low-frequency cyclic lateral loading. All test specimens were divided into two groups: reinforced concrete walls (RCW) and steel plate reinforced concrete composite walls (SPRCW). Based on the experimental results, the damage pattern, loading capacity and deformation capacity of specimens were studied. SPRC walls capacity formulas and design suggestions were proposed and adopted for the structural design mega-tower of the China World Trade Centre to reduce wall thickness and improve the building economy. Keywords: Steel Plate Reinforced Concrete Shear Wall; Seismic Behavior; Experimental Study; Pseudo-Static Test 摘 要 Ziguo Xu Tao Chen Congzhen Xiao, Dongqi Jiang, Ziguo Xu & Tao Chen China Academy of Building Research Room 1001, Main Building, China Academy of Building Research, No. 30 North Third Ring Road East Chaoyang District, Beijing China tel ( 电 话 ): fax ( 传 真 ): ( 电 子 邮 箱 ): : xiaocongzhen@cabrtech.com, jiangdongqi@cabrtech.com, xuziguo@cabrtech.com, chentao@cabrtech.com Congzhen Xiao is deputy chief engineer and Director of the Structural Consulting Department in the China Academy of Building Research. He is now in charge of running the structural laboratory and wind tunnel laboratory in CABR, considered one of the top laboratories in China. 肖 从 真 现 任 中 国 建 筑 科 学 研 究 院 副 总 工, 结 构 咨 询 事 业 部 主 任 肖 从 真 研 究 院 还 担 任 中 国 建 筑 科 学 研 究 院 振 动 实 验 室 风 洞 实 验 室 的 负 责 人 Dongqi Jiang is a structural engineer at the China Academy of Building Research. Jiang mainly focuses on the research of composite structures and the structural design of high-rise buildings. 蒋 冬 启, 工 程 师, 就 职 于 中 国 建 筑 科 学 研 究 院, 主 要 从 事 混 合 结 构 和 组 合 结 构 的 研 究 及 高 层 建 筑 结 构 的 设 计 咨 询 工 作 Ziguo Xu, associate professor, is a member of the China Civil Engineer Association. He mainly focuses on the design and research of tall building structures, especially earthquake engineering. As one of the main technical leaders for the association, he had accomplished the design and earthquake performance assessment of more than 20 tall building structures. 徐 自 国, 副 教 授, 中 国 土 木 工 程 师 协 会 会 员 主 要 从 事 高 层 建 筑 结 构 的 设 计 和 研 究 工 作 作 为 技 术 负 责 人, 已 完 成 了 超 过 20 个 高 层 建 筑 的 设 计 与 抗 震 性 能 论 证 工 作 代 表 性 的 项 目 有 北 京 当 代 MOMA, 上 海 中 心, 成 都 来 福 士 中 心 等 Tao Chen is a structural engineer with the China Academy of Building Research (CABR). He is mainly engaged in structure design, research and technical advisory work for tall buildings. 陈 涛, 工 程 师, 就 职 于 中 国 建 筑 科 学 研 究 院 主 要 从 事 高 层 建 筑 结 构 的 设 计 咨 询 和 研 究 工 作 在 钢 筋 混 凝 土 剪 力 墙 的 两 端 设 置 型 钢 中 部 插 入 钢 板 形 成 了 一 种 新 型 的 结 构 构 件 钢 板 混 凝 土 组 合 剪 力 墙, 它 可 以 充 分 有 效 地 利 用 钢 和 混 凝 土 两 种 材 料 的 特 性 通 过 对 两 批 剪 力 墙 试 件 进 行 低 周 往 复 水 平 力 加 载 试 验, 系 统 地 研 究 了 这 种 新 型 构 件 的 压 弯 性 能 和 抗 剪 性 能 所 有 的 试 件 分 为 两 种 类 型 : 钢 筋 混 凝 土 剪 力 墙 试 件 和 钢 板 混 凝 土 组 合 剪 力 墙 试 件 在 试 验 结 果 的 基 础 上, 对 试 件 破 坏 形 式, 荷 载 能 力 和 变 形 能 力 进 行 了 研 究, 提 出 钢 板 混 凝 土 组 合 剪 力 墙 的 承 载 力 公 式 和 设 计 建 议 ; 该 公 式 已 应 用 于 北 京 国 贸 三 期 工 程 的 结 构 设 计 中, 减 少 墙 厚 并 取 得 了 良 好 经 济 效 益 关 键 词 : 钢 板 混 凝 土 组 合 剪 力 墙 ; 抗 震 性 能 ; 试 验 研 究 ; 拟 静 力 试 验 Introduction Reinforced concrete (RC) shear wall is one of the most common lateral resistance members for tall buildings. However, with increases in building height, the RC shear walls at the bottom become thicker and less ductile due to the shear force and gravity load demands, which would be harmful to the structure when it resists earthquake force and decrease the usage space of the building. As a result, with developments in both structural and architectural demands, composite structure has been more and more widely used in super high-rise buildings lateral resistance system in recent years. In the AISC Seismic Provisions (AISC, 1997), composite shear walls consisting of a steel plate shear wall with reinforcedconcrete encasement on one or both sides are termed Composite Steel Plate Shear Walls(C- SPW). Compared with traditional RC shear walls,c-spw has several advantages: 1) C-SPW with the same loading capacity will have smaller thickness and less weight, which provides more useable floor space and results in smaller foundations. 2) The damage to C-SPW can be limited to yielding of steel plates with fewer cracks in the outer concrete or damage to other elements of the system. 引 言 钢 筋 混 凝 土 剪 力 墙 是 一 种 在 高 层 建 筑 中 广 泛 使 用 的 抗 侧 力 构 件 然 而, 随 着 建 筑 高 度 的 增 加, 底 部 重 力 荷 载 和 剪 力 越 来 越 大, 造 成 剪 力 墙 的 厚 度 增 加, 延 性 变 差, 减 少 了 建 筑 使 用 面 积, 也 不 利 于 结 构 抵 抗 地 震 作 用 因 此, 近 年 来 组 合 式 结 构 开 始 越 来 越 广 泛 地 应 用 于 超 高 层 结 构 的 抗 侧 力 体 系 中 在 AISC-1997 中, 在 钢 板 的 一 侧 或 两 侧 连 接 钢 筋 混 凝 土 剪 力 墙 所 形 成 的 新 型 构 件 被 称 作 组 合 钢 板 剪 力 墙 (C-SPW) 与 普 通 钢 筋 混 凝 土 剪 力 墙 相 比, 组 合 钢 板 剪 力 墙 具 有 许 多 优 点 :1) 与 具 有 相 同 承 载 力 的 钢 筋 混 凝 土 剪 力 墙 相 比, 组 合 剪 力 墙 更 薄 更 轻, 可 以 增 加 建 筑 使 用 面 积 和 较 小 的 基 地 2) 组 合 剪 力 墙 可 以 限 制 内 部 钢 板 的 屈 服, 防 止 混 凝 土 墙 产 生 裂 缝 和 结 构 体 系 中 其 他 构 件 的 破 坏 3) 在 组 合 剪 力 墙 中, 混 凝 土 墙 约 束 钢 板 和 预 防 屈 服 后 屈 曲 ; 同 时 钢 板 混 凝 土 组 合 剪 力 墙 还 具 有 隔 热 和 耐 火 等 功 能 在 过 去 的 半 个 世 纪 里, 钢 板 混 凝 土 组 合 剪 力 墙 得 到 了 广 泛 地 研 究, 并 取 得 了 一 些 实 际 应 用 早 在 20 世 纪 60 年 代, 日 本 名 古 屋 的 一 座 框 架 - 剪 力 墙 结 构 的 车 站 首 次 使 用 组 合 剪 力 墙 , 加 利 福 尼 亚 大 学 土 木 工 程 学 院 的 Astaneh-Asl 和 Zhao 对 组 合 剪 力 墙 进 行 了 一 系 列 的 拟 静 力 试 验, 试 671

5 Figure 1. Steel plate reinforced concrete shear wall 图 1. 钢 板 混 凝 土 组 合 剪 力 墙 3) For C-SPW, the concrete on both sides could provide out-of-plane stiffening to prevent its buckling before it yields. In addition, the concrete on both sides can provide temperature insulation to steel plate, which saves costs in fireproofing. During the past half-century, some research and engineering applications have been conducted worldwide on composite steel plate shear walls. Composite steel plate shear walls were first put into practice in a frame-shear wall dual system of the bus station complex in Nagoya, Japan in the early 1960s. In the United States, A. Astaneh- Asl ( ) carried out a series of low-frequency cyclic loading test on composite shear walls which consisted of a steel plate shear wall with RC shear walls attached to one side or both sides of the steel plate using mechanical connectors such as shear studs or bolts. The test results revealed that composite steel plate shear walls are excellent lateral resistance members capable of exceeding inter-story drift values of 4% without reduction in their shear strength, although the omission of axial load in the test was a regrettable shortcoming. In China, Lu (2009) reported the experimental study on the seismic behavior of composite steel plate concrete shear wall by cyclic loading tests on 16 specimens and the axial compressive ratio varied from 0.3 to 0.5. Although a few buildings have adopted composite steel plate shear walls and some research was conducted on the system, the design methods are still not mature and rarely considered in the existing codes. This paper focuses on a systematic research project conducted by China Academy of Building Research from 2007 to2009 on the seismic behavior of an innovative type of composite steel plate shear wall, named Steel Plate Reinforced Concrete Shear Wall (SPRCW, shown in Figure 1), which consists of traditional RC shear wall, steel plate embedded in the middle and profiled steels embedded at both ends, with different compressive ratios. SPRCW specimens were studied by carrying out low-frequency cyclic loading tests, focusing on the damage pattern, loading capacity and deformation ability. In order to investigate the differences in seismic behavior of SPRCW and traditional RC wall, identical tests were conducted on traditional RC wall specimens with the same configurations. The test results reveal that composite steel plate concrete shear walls have better seismic behavior than ordinary RC shear walls. Finally, based on test results, SPRCW design formulas were proposed and adopted for the structural design of the mega tower of the China World Trade Centre. 验 结 果 表 明, 在 无 竖 向 轴 压 力 的 情 况 下, 组 合 剪 力 墙 在 没 有 降 低 抗 剪 强 度 下 仍 具 有 良 好 的 变 形 能 力, 其 极 限 位 移 角 可 以 达 到 4%, 且 承 载 力 无 明 显 下 降 2009 年, 同 济 大 学 的 吕 西 林 教 授 对 不 同 轴 压 比 (0.3~0.5) 下 的 16 个 组 合 剪 力 墙 样 本 进 行 了 反 复 性 荷 载 试 验 虽 然 有 一 些 建 筑 采 用 了 组 合 剪 力 墙 及 其 他 一 些 研 究 成 果, 组 合 剪 力 墙 的 设 计 方 法 还 不 太 成 熟, 且 尚 未 在 规 范 中 有 所 体 现 , 中 国 建 筑 科 学 研 究 院 对 组 合 剪 力 墙 ( 见 图 1) 的 抗 震 性 能 进 行 了 系 统 的 研 究 通 过 拟 静 力 试 验, 不 同 轴 压 比 下 试 件 的 破 坏 形 态 承 载 能 力 以 及 变 形 能 力 得 到 了 广 泛 地 研 究 试 验 结 果 表 明, 与 普 通 钢 筋 混 凝 土 剪 力 墙 相 比, 钢 板 混 凝 土 组 合 剪 力 墙 的 抗 震 性 能 更 为 优 越 此 外, 在 试 验 的 基 础 上, 提 出 了 组 合 剪 力 墙 的 设 计 公 式 并 应 用 于 国 贸 三 期 的 结 构 设 计 中 试 验 方 案 试 验 试 件 为 了 全 面 研 究 组 合 剪 力 墙 的 抗 震 性 能, 分 别 设 计 制 作 了 两 批 不 同 的 试 件 以 研 究 其 抗 弯 性 能 和 抗 剪 性 能 各 组 剪 力 墙 外 形 尺 寸 及 断 面 特 征 见 图 2, 试 件 的 特 性 见 表 1 压 弯 试 件. 为 了 研 究 组 和 剪 力 墙 的 压 弯 性 能, 本 文 共 设 计 了 9 个 不 同 形 式 的 剪 力 墙 试 件 并 对 其 进 行 低 周 往 复 荷 载 试 验, 试 件 分 为 两 组 :3 个 钢 筋 混 凝 土 剪 力 墙 基 本 试 件 (RCW) 和 6 个 钢 板 混 凝 土 组 合 剪 力 墙 试 件 (SPRCW) 各 类 试 件 均 按 照 强 剪 弱 弯 进 行 设 计, 试 件 外 观 尺 寸 相 同, 剪 跨 比 均 为 2.7, 墙 厚 120mm, 截 面 高 度 800mm, 墙 高 2160mm 对 于 SPRCW 试 件, 中 部 插 入 4mm 厚 的 钢 板, 两 端 边 柱 ( ) 设 置 mm 的 H 形 型 钢, 钢 板 和 两 端 型 钢 焊 接 在 一 起 以 确 保 组 合 剪 力 墙 的 各 个 部 分 共 同 工 作 试 验 中 试 件 承 受 的 设 计 轴 压 比 有 三 种 : 和 0.7 抗 剪 试 件. 为 了 研 究 组 和 剪 力 墙 的 抗 剪 性 能, 本 文 共 设 计 了 4 个 不 同 形 式 的 剪 力 墙 试 件 并 对 其 进 行 低 周 往 复 荷 载 试 验, 试 件 分 为 两 组 :1 个 钢 筋 混 凝 土 剪 力 墙 基 本 试 件 (RCW) 和 3 个 钢 板 混 凝 土 组 合 剪 力 墙 试 件 (SPRCW) 各 类 试 件 均 按 照 强 弯 弱 剪 进 行 设 计, 试 件 外 观 尺 寸 相 同, 剪 跨 比 均 为 1.5, 设 计 轴 压 比 为 0.5, 截 面 形 式 Experimental Program Test Specimens For the purpose of studying seismic behavior of the composite steel plate shear walls comprehensively, two batches of test specimens were designed, manufactured and tested separately to investigate their flexural and shear behavior. Figure 2 shows the evaluation and crosssectional configuration of all specimens. The properties of specimens are shown in Table 1. Figure 2. Elevations and Cross-sectional Configurations of Test specimens 图 2. 试 件 的 立 面 尺 寸 和 构 件 配 置 截 面 672

6 Flexural specimens. In order to investigate the flexural behavior of the composite steel plate shear walls specifically, a total of nine shear wall specimens were tested with low-frequency cyclic loading, including three reinforced concrete walls (RCW)and six steel plate reinforced concrete walls (SPRCW). All of the nine specimens had identical properties except for encasing one 4mm-thick steel plate in the middle and two mm H-shaped profiled steel embedded at both ends in six specimens representing SPRCW. The dimensions of all specimens were 2160mm x 800mm. The aspect ratio and the steel percentage in the middle were equal to 2.7 and 3.33%. The wall thickness of test specimens was 120mm and its boundary columns had a rectangular cross section of mm. Steel plate and profiled steel were welded together and headed shear studs were arranged uniformly on the steel plate to guarantee reinforced concrete, steel plate and profiled steel worked together. It should be noted that all specimens were designed as compression bending members with enough shear force capacity for preventing shear failure during test loading, according the research objective. All nine specimens were divided into three groups according to different design axial compressive ratios (calculated as ), which were 0.5, 0.6 and 0.7 respectively. Shear specimens. With the purpose of grasping shear behavior of the composite steel plate shear walls, four test specimens were designed according to the conception of strong bending weak shear to ensure that shear failure would occur prior to flexural failure, including one reinforced concrete wall (RCW)and three steel plate reinforced concrete walls (SPRCW). The dimensions of all specimens and the aspect ratio were equal to 1200mm 800mm and 1.5. The wall thickness of test specimens was 80mm and its boundary columns had a rectangular cross section of mm. For SPRCW specimens, one 3mm-thick steel plate was embedded in the middle and two mm H-shaped profiled steel was embedded at both ends, which were then welded together. Shear studs were arranged uniformly on the steel plate to guarantee reinforced concrete, steel plate and profiled steel worked together. All specimens were tested under the same compressive ratio (0.5). Material Properties The concrete of the specimens was cast-in-situ after formworks were completed by two batches, according to different types of test specimens. The steel Grade was Q345. The H-shaped profiled steels were welded to the steel plates. Cold formed plain bars of 6mm, 8mm and 10mm diameter were applied for the vertical reinforcement and transverse elements. Bars of 16mm, 20mm and 25mm diameter were mainly used for the reinforcement of the loading beam and the footing. For each kind of steel and rebar, three test samples were measured and tension tests were carried out on them to determine their dimensions and the material properties. The properties of concrete, reinforcement bars and steel plate are shown in Table 2. Test Setup and Test Regime The pseudo-static experiment was carried out in the structural laboratory of the CABR (China Academy of Building Research). All of the 13 specimens were tested under constant axial compressive loads and cyclic horizontal forces. The test setup is displayed in Figure 3. Main components of the test setup are gantry, hydraulic jack, distribution beam, sliding plate and reaction wall. The specimen is fixed to the test floor through 4 post-tensioned anchor rods in order to establish a well-defined boundary condition at the foundation. The gantry was adopted in the vertical loading and the constant vertical axial load was provided on the top surface of the loading beam by a vertical hydraulic jack. The lateral load was applied by the horizontal hydraulic actuator which was fixed on the reaction wall and transferred from the top Specimen Batches 试 件 批 次 Flexural Specimens 压 弯 试 件 Shear Specimens 抗 剪 试 件 No. 序 号 Concrete Grade 混 凝 土 强 度 等 级 Wall Thickness (mm) 墙 厚 (mm) Thickness of the Steel Plate (mm) 钢 板 厚 (mm) H-Shaped Profiled Steel (mm) H 型 钢 (mm) RCW1-a C RCW2-a C RCW3-a C SPRCW1-a C I50x40x4 0.5 SPRCW1-b C I50x40x4 0.5 SPRCW2-a C I50x40x4 0.6 SPRCW2-b C I50x40x4 0.6 SPRCW3-a C I50x40x4 0.7 SPRCW3-b C I50x40x4 0.7 RCW4-a C SPRCW4-a C I50x40x4 0.5 SPRCW4-b C I50x40x4 0.5 SPRCW4-c C I50x40x4 0.5 Table 1. Properties of test specimens 表 1. 试 件 的 特 性 Specimen Batches 试 件 批 次 Flexural Specimens 压 弯 试 件 Shear Specimens 抗 剪 试 件 Concrete 混 凝 土 Cubic Strength 立 方 体 强 度 fcu(mpa) Reinforcement Bar And Steel Plate 钢 筋 和 钢 板 Prism Strength Steel Type f y f u 棱 柱 体 强 度 钢 材 种 类 屈 服 强 度 极 限 强 度 fc(mpa) (MPa) (MPa) mm* mm* mm* Table 2. Properties of Concrete, Reinforcement Bars and Steel Plate 表 2. 混 凝 土 钢 筋 和 钢 板 的 材 料 特 性 Design Axial Compressive Ratio 设 计 轴 压 比 为 I 型, 墙 厚 80mm, 截 面 高 度 800mm, 墙 高 1200mm, 两 端 暗 柱 尺 寸 为 mm 对 于 SPRCW 试 件, 中 部 插 入 3mm 厚 的 钢 板, 两 端 设 置 mm 的 H 形 型 钢, 钢 板 和 两 端 型 钢 焊 接 在 一 起 以 确 保 组 合 剪 力 墙 的 各 个 部 分 共 同 工 作 材 料 特 性 所 有 试 件 分 两 批 浇 筑, 钢 材 等 级 为 Q345,Φ6 Φ8 Φ10 用 于 试 件 水 平 和 竖 直 分 布 钢 筋,Φ16 Φ20 Φ25 用 于 加 载 梁 和 地 梁 的 纵 筋 每 种 钢 筋 都 留 有 三 个 样 本 以 确 定 其 尺 寸 和 材 料 特 性, 混 凝 土 钢 板 和 钢 筋 的 材 料 特 性 详 见 表 2 加 载 装 置 和 加 载 制 度 试 验 在 中 国 建 筑 科 学 研 究 院 大 型 结 构 实 验 室 里 进 行 所 有 试 件 均 采 用 低 周 往 复 水 平 加 载, 加 载 装 置 如 图 3 所 示 主 要 的 加 载 设 备 包 括 : 大 型 加 载 门 架 竖 向 千 斤 顶 水 平 作 动 器 分 配 梁 滑 板 和 反 力 墙 模 型 底 部 用 地 梁 锚 固 于 台 面 上, 竖 向 采 用 门 架 刚 性 梁 千 斤 顶 在 试 件 墙 体 顶 部 中 心 施 加 压 力 千 斤 顶 与 加 载 架 之 间 设 置 滑 板, 保 证 墙 体 顶 部 不 受 侧 向 约 束, 且 轴 力 始 终 施 加 在 墙 体 中 心 水 平 方 向 采 用 电 液 伺 服 作 动 器 在 墙 体 顶 部 施 加 水 平 力 整 个 试 验 过 程 中, 试 件 顶 部 的 水 平 位 移 和 钢 筋 型 钢 及 钢 板 的 变 形 通 过 位 移 计 和 应 变 片 进 行 测 量 在 剪 力 墙 顶 部 布 置 水 平 位 移 测 点, 通 过 竖 向 千 斤 顶 和 水 平 千 斤 顶 的 力 传 感 器 量 测 施 加 给 墙 体 的 竖 向 荷 载 和 水 平 荷 载 在 加 载 的 过 程 中, 水 平 力 - 位 移 曲 线 由 计 算 机 自 动 绘 出 试 验 准 备 就 绪 后, 先 进 行 几 次 预 加 载 以 调 试 设 备 并 消 除 试 件 内 部 组 织 不 均 匀 性 正 式 试 验 时, 首 先 施 加 竖 向 荷 载, 分 2-3 次 施 加 至 预 定 的 全 部 荷 载, 并 在 试 验 过 程 中 保 持 不 变 然 后 施 加 反 复 水 673

7 loading beam to both the concrete component of the SPRCW and the internal steel plate. One lubricated sliding plate was placed between the gantry and the jack to ensure no lateralrestraint existed in the loading process. Throughout the experiment, both of the global deformation at the top of the specimen and the local strains at the critical locations of reinforcement bars, profiled steels and steel plates were measured. The verticalforce appliedon the specimen was measured by the load cell in the actuator. The horizontal displacement on the top of the shear wall was measured by the displacement gauge and recorded by computer. At the same time, the lateral force-displacement curve was plotted automatically to monitor the test procedure. After several small cycles of loading to check the instrumentation, the main test proceeded. The loading sequence of the main test for each specimen was divided into three steps: in the first step, compression force was applied on specimens and kept constant during the following steps. The second step was applying cyclic horizontal forces with loading increase control as 40kN, 60kN, 80kN, 100kN and so on until the tensioned longitudinal rebar in boundary element reached its yield strain. Then the test regime changed into displacement control by taking the displacement at longitudinal rebar yielded at increasing interval and continued the cyclic loading, repeating twice for each interval until the shear force reduced below 85% of maximum load. The loading sequence applied to the specimens is shown in Figure 4. Figure 3. Test Setup 图 3. 试 件 加 载 装 置 Experimental Results Flexural Specimen Behavior of Specimens. For flexural specimens, RCW and SPRCW showed similar behavior during the test procedure, which can be summarized into four phases: 1) Elastic phase. From cyclic loading beginning to boundary element at tension side cracking, the concrete was still in elastic working state and the relationship between lateral force and displacement kept linear. 2) Cracking phase. Thin visible transverse cracks emerged and spread at the bottom of the boundary element at tension side with the increase of lateral load. The flexural cracks were also found on the surface of wall. For SPRCW specimens, some transverse cracks grew into diagonals caused by shear. 3) Yielding phase. Longitudinal cracks appeared on the boundary element of the compression side and the cover concrete became crushed. More transverse and diagonal cracks appeared and spread to the middle of the wall. Especially for SPRCW specimens, shear diagonal cracks developed so quickly that all cracks intersected with each other and formed a retiform distribution. The width of cracks in boundary elements and wall increased, which was even more than 2mm at the bottom of the specimen. The concrete at the foot of the boundary element crushed seriously. The specimen reached the peak value of its shear strength. 4) Failure phase. After reaching the peak value, the horizontal loading capacity of the specimen began to decrease as displacement loading increased. The width of the crack at the bottom of specimen increased heavily. The concrete at the bottom of the boundary element crushed totally and local concrete of the wall in the compression side also split. The horizontal loading capacity of specimen reduced below 85% of peak value at last. In summary, typical flexural failure was shown in all specimens. To some extent, the SPRCW specimens showed a certain shear failure mode with more obvious shear diagonal cracks than traditional RC wall specimens. Damage Patterns. RCW and SPRCW specimens shared asimilar damage pattern in the experiment. Figure 5 shows the final crack distributions of traditional RCW and SPRCW test specimens under Figure 4. Loading Sequence 图 4. 加 载 序 列 平 荷 载, 采 用 荷 载 和 位 移 混 合 控 制 方 式 试 件 屈 服 以 前 采 用 荷 载 控 制, 水 平 力 由 40kN, 60kN, 80kN, 100kN 逐 渐 增 加, 每 级 荷 载 下 循 环 1 次 ; 屈 服 以 后 采 用 位 移 控 制 加 载, 每 级 位 移 循 环 2 次, 直 至 试 件 破 坏 或 荷 载 下 降 至 最 大 承 载 力 的 85% 以 下 为 止 加 载 制 度 示 意 见 图 4 试 验 结 果 压 弯 试 件 破 坏 过 程 表 现 对 于 压 弯 试 件, 钢 筋 混 凝 土 剪 力 墙 基 本 试 件 和 钢 板 混 凝 土 组 合 剪 力 墙 试 件 的 破 坏 过 程 相 近, 可 以 将 各 试 件 承 受 水 平 力 的 受 力 全 过 程 分 为 以 下 四 个 阶 段 :1) 弹 性 工 作 阶 段 : 从 开 始 施 加 水 平 荷 载 至 受 拉 侧 暗 柱 混 凝 土 开 裂, 在 轴 压 作 用 下, 由 于 水 平 荷 载 较 小, 混 凝 土 处 于 弹 性 工 作 阶 段, 试 件 水 平 荷 载 - 顶 点 位 移 关 系 为 线 性 2) 开 裂 阶 段 : 受 拉 侧 暗 柱 根 部 出 现 较 细 受 弯 水 平 裂 缝 随 着 水 平 荷 载 增 加, 暗 柱 出 现 新 的 水 平 裂 缝, 墙 面 出 现 受 弯 水 平 裂 缝, 基 本 试 件 的 少 量 受 弯 水 平 裂 缝 发 展 为 受 剪 斜 裂 缝, 组 合 剪 力 墙 试 件 则 有 较 多 受 弯 水 平 裂 缝 发 展 为 受 剪 斜 裂 缝 3) 屈 服 阶 段 : 随 着 水 平 荷 载 增 加, 受 压 侧 暗 柱 混 凝 土 出 现 竖 向 裂 缝, 表 面 混 凝 土 逐 渐 压 酥 脱 落 基 本 试 件 的 受 弯 水 平 裂 缝 或 少 量 受 剪 斜 裂 缝 发 展 至 墙 身 中 部, 组 合 剪 力 墙 试 件 的 受 剪 斜 裂 缝 在 墙 身 中 部 形 成 交 叉 网 状 裂 缝 随 着 水 平 荷 载 继 续 增 加, 墙 根 自 边 缘 至 墙 身 中 部 掀 起 裂 缝 达 2mm 以 上, 暗 柱 底 部 混 凝 土 压 酥 脱 落 严 重, 试 件 到 达 最 大 水 平 承 载 力 4) 破 坏 阶 段 : 随 着 加 载 位 移 量 的 增 加, 试 件 水 平 承 载 力 下 降, 墙 根 自 边 缘 至 墙 身 中 部 掀 起 裂 缝 宽 度 继 续 增 大, 暗 柱 底 部 混 凝 土 脱 落 严 重, 受 压 侧 墙 身 混 凝 土 局 部 压 酥 脱 落 严 重, 受 压 侧 暗 柱 和 墙 身 的 混 凝 土 截 面 削 弱 程 度 加 剧 损 伤 严 重, 最 终, 构 件 丧 失 承 载 力 或 水 平 承 载 力 下 降 至 最 大 承 载 力 的 85%, 构 件 破 坏 各 试 件 均 表 现 出 典 型 的 弯 674

8 Figure 6. Lateral Force-displacement Hysteretic Loops of Flexural Specimens 图 6. 压 弯 试 件 水 平 力 - 位 移 滞 回 曲 线 Figure 5. Final Crack Distributions of Flexural Specimens 图 5. 压 弯 试 件 最 终 裂 缝 分 布 图 different axial compressive ratios. The figuresshow that cracks are mainly distributed at the middle-lower part of boundary element and wall. Under the same axial compressive ratio, SPRCW specimens have more cracks than RCW specimens but the cracks are more intensive and thinner. In the view of same-type specimens, the cracks developed less as the axial compressive ratio increased, which reveals that axial compression load can make cracks close up. Hysteretic Characteristics. Extensive data was collected from the acquisition system recorders during these tests. One of the most important results was a relationship curve for lateral force versus displacement. Hystereticcharacteristics and deformation capacity of specimens can be assignedfrom these plots. Figure6 shows the lateral force-displacement hysteretic loops of test specimens. For SPRCW, one curve was selected to represent the same two specimens. From Figure 6, it reveals that: 1) the axial compressive ratio has significant influence upon the hysteretic curve. The hysteretic curves of test specimens are less stable under higher axial compressive ratio. 2) Compared with RCW, the SPRCW has larger lateral load capacity, stronger deformation ability and bigger area enclosed by hysteretic curve. Loading Capacity and Ductility. Another important experimental result is a skeleton curve, which can be obtained by means of an enveloping lateral force-displacement curve. A large volume of valuable information for evaluating seismic behavior of the specimens can be found from these plots, such as loading capacity and ductility. For lateral resistance member, the maximal lateral force in the skeleton curve reflects its ultimate capacity to resist horizontal load. Figure 7 shows the relationship of axial compressive ratio and ultimate loading capacity. Deformation capacity is another critical aspect to evaluate its seismic behavior and it can be indicated by several indexes such as ductility, maximal drift and others. Ductility, termed as, was adopted for flexural specimens in this paper. Figure 8 shows the relationship of ductility versus axial compressive ratio. From Figures 7 8, it reveals that: 1) under the same axial compressive ratio, SPRCW specimens can provide more load capacities (20%~30% of ultimate lateral loads) than RCW specimens. The peak lateral load capacities are also improved partially as the axial compressive ratio increasedfor the same type specimens. 2) The influence of axial compressive ratio to the peak lateral load and ductility of specimens is great. As the axial compressive ratio increased, all specimens peak lateral load improved and the ductility factor was reduced. Figure 7. Loading Capacity- Compressive Ratio 图 7. 极 限 承 载 力 与 轴 压 比 关 系 曲 破 坏 特 征, 为 受 弯 破 坏 控 制, 组 合 剪 力 墙 试 件 出 现 较 多 受 剪 斜 裂 缝, 表 现 出 较 强 的 受 剪 破 坏 趋 势 破 坏 形 态. 在 试 验 中, 基 本 试 件 和 组 合 剪 力 墙 试 件 表 现 出 类 似 的 的 破 坏 形 态, 图 5 给 出 了 不 同 轴 压 比 下 的 各 试 件 最 终 裂 缝 分 布 图, 由 图 可 知 : 裂 缝 开 展 主 要 集 中 于 暗 柱 和 墙 身 的 中 下 部 ; 同 一 轴 压 比 下, 组 合 剪 力 墙 试 件 裂 缝 条 数 较 多, 但 较 密 较 细 ; 同 类 试 件, 随 着 轴 压 比 升 高, 裂 缝 开 展 程 度 减 弱, 体 现 了 轴 压 力 对 裂 缝 的 压 合 作 用 滞 回 特 性 试 验 中 采 集 了 大 量 的 数 据, 其 中 比 较 重 要 的 一 个 结 果 是 水 平 荷 载 往 复 作 用 下 的 水 平 力 - 顶 点 位 移 滞 回 曲 线 从 图 线 中 可 以 得 到 试 件 的 滞 回 特 性 和 变 形 能 力 图 6 给 出 了 各 个 试 件 的 滞 回 曲 线 从 图 中 可 以 看 出 :1) 轴 压 比 对 各 类 试 件 的 滞 回 特 性 影 响 较 大, 轴 压 比 越 高, 试 件 的 滞 回 曲 线 越 不 稳 定 ;2) 和 基 本 试 件 相 比, 组 合 剪 力 墙 试 件 的 水 平 承 载 力 更 大, 变 形 能 力 强, 滞 回 环 面 积 大, 耗 能 能 力 强 极 限 承 载 力 和 延 性 能 力. 通 过 绘 制 滞 回 曲 线 的 包 络 线 可 以 得 到 试 件 的 骨 架 曲 线 从 骨 架 曲 线 中 可 以 得 到 试 件 的 极 限 承 载 力 和 变 形 能 力 等 许 多 重 要 参 数 对 于 抗 侧 力 构 件 来 说, 骨 架 曲 线 图 中 的 最 大 侧 推 力 反 映 了 其 抗 水 平 荷 载 的 极 限 承 载 能 力 极 限 承 载 力 和 延 性 与 设 计 轴 压 比 的 关 系 见 图 7- 图 8 变 形 性 能, 是 用 来 衡 量 试 件 抗 震 性 能 的 另 一 个 关 键 方 面, 它 可 以 由 几 个 指 标 来 显 示, 比 如 延 展 性, 最 大 偏 移 等 等 延 展 性, 计 算 公 式 为, 在 本 文 中 的 压 弯 试 件 试 验 中 得 到 了 应 用 图 8 显 示 了 延 展 性 与 轴 压 比 之 间 关 系 由 图 可 知 :1) 相 同 轴 压 比 下, 由 基 本 试 件 至 组 合 剪 力 墙 试 件, 最 大 水 平 承 载 力 均 有 较 大 程 度 提 高 (20%~30%); 同 类 试 件, 随 着 轴 压 比 提 高, 最 大 水 平 承 载 力 有 一 定 程 度 提 高 2) 设 计 轴 压 比 对 最 大 水 平 承 载 力 极 限 位 移 角 延 性 影 响 显 著, 随 着 设 计 轴 压 比 提 高, 各 类 试 件 最 大 水 平 承 载 力 提 高 延 性 降 低 675

9 Shear Specimens Behavior of Specimens. For shear specimens, RCW and SPRCW showed similar behavior during the test procedure. In the early stage of cyclic loading, the concrete was in elastic working state and the relationship between lateral force and displacement remained linear. As the lateral load increased, visible diagonal cracks appeared and spread on the surface of the wall. Some transverse cracks were also found at the bottom of boundary element and more diagonal cracks appeared on the wall until the lateral force reached its peak value. At that time, all cracks intersected with each other and formed a retiform distribution. After reaching the peak lateral force, no more new cracks appeared in the specimens and the width of existing cracks developed further, to more than 1mm in some cases. The concrete near the diagonal cracks split seriously and peeled off the steel plate. Some studs were pulled apart from the steel plate and the concrete at the bottom of boundary element crushed totally. The horizontal loading capacity of specimen eventually reduced below 85% of peak value. In summary, typical shear failure was shown in the specimens. Damage Patterns. RCW and SPRCW specimens shared the similar damage pattern in the experiment. Figure 9 shows the final crack distributions of all shear specimen. All diagonal cracks are distributed in a net shape and transverse cracks were mainly founded at the boundary element and wall. SPRCW specimens had more cracks than RCW samples, but they were more intensive and thinner. Loading Capacity and Deformation Capacity. For shear specimens, the maximal lateral force reflects the ultimate capacity to resist horizontal load. Maximal drift, termed as, is a more veracious index to indicate deformation capacity because it is hard to determine the yield displacement accurately. Figure 10 show the comparison of maximal lateral force and maximal drift between RCW and SRCW. Loading capacity, ultimate displacement and maximal drift of shear specimens were listed in Table 3. From the figures and the table, we see that: under the same design axial compressive ratio (0.5), the SPRCW specimens can provide more loading capacities than traditional RC walls. The ultimate displacement and maximal drift of SPRCW specimens are much larger than RCW ones, which proved SPRCW produce better deformation capacity. Formula For Design of SPRCW Formula for SPRCW Flexural Calculation The strain distributions at the peak value of lateral load of SPRCW flexural specimens (shown in Figure 11), recorded by the gauges Figure 8. Ductility-Compressive Ratio 图 8. 延 性 与 轴 压 比 关 系 图 Figure 9. Final Crack Distributions of Shear Specimens 图 9. 抗 剪 试 件 最 终 裂 缝 分 布 图 抗 剪 试 件 破 坏 过 程 表 现 对 于 抗 剪 试 件, 钢 筋 混 凝 土 剪 力 墙 基 本 试 件 和 钢 板 混 凝 土 组 合 剪 力 墙 试 件 的 破 坏 过 程 相 近 在 水 平 加 载 前 期, 混 凝 土 处 于 弹 性 工 作 阶 段, 试 件 水 平 荷 载 - 顶 点 位 移 关 系 为 线 性 随 着 水 平 荷 载 增 加, 墙 面 出 现 交 叉 剪 切 裂 缝 并 继 续 发 展, 暗 柱 底 部 渐 渐 开 始 出 现 水 平 裂 缝, 更 多 的 剪 切 裂 缝 出 现 在 试 件 墙 面 上, 当 达 到 最 大 水 平 力 时, 组 合 剪 力 墙 试 件 的 受 剪 斜 裂 缝 在 墙 身 中 部 形 成 交 叉 网 状 裂 缝, 某 些 地 方 的 裂 缝 宽 度 达 到 1mm 剪 切 裂 缝 附 近 的 混 凝 土 逐 渐 压 酥, 一 些 钢 板 上 的 剪 力 钉 开 始 脱 落, 暗 柱 底 部 的 混 凝 土 压 溃 最 终, 构 件 丧 失 承 载 力 或 水 平 承 载 力 下 降 至 最 大 承 载 力 的 85%, 构 件 破 坏 各 试 件 均 表 现 出 典 型 的 剪 切 破 坏 特 征 破 坏 形 态. 在 试 验 中, 基 本 试 件 和 组 合 剪 力 墙 试 件 表 现 出 类 似 的 的 破 坏 形 态, 图 9 给 出 了 各 试 件 最 终 裂 缝 分 布 图, 由 图 可 知 : 墙 面 上 所 有 裂 缝 形 成 交 叉 网 状, 水 平 裂 缝 主 要 出 现 在 暗 柱 底 部 组 合 剪 力 墙 试 件 裂 缝 条 数 较 多, 但 较 密 较 细 极 限 承 载 力 和 变 形 能 力. 对 于 抗 剪 试 件, 极 限 位 移 角 更 能 反 映 试 Figure 10. Loading Capacity and Maximal Drift of Shear Specimens 图 10. 抗 剪 试 件 的 极 限 承 载 力 和 极 限 位 移 角 676

10 Figure 11. Strain Distribution of Steel Plate at Bottom Section 图 11. 钢 板 底 部 张 力 分 布 arranged on the steel plate in the length direction of profile, validate that the plane section assumption can still be maintained. Based on the plane section assumption, the formula for SPRCW flexural calculation can be derived as Figure 11 shows and expressed in the following equation: In the equation, are the cross area and design strengths of the steel plate encased in concrete wall. β 1 is a parameter related to the concrete strength grade. N pw is the axial force taken by steel plate. M pw is the moment of resultant force of steel plate to centre of shape steel. When when is the ratio of steel plate height h pw to section effective height h 0. Formula for SPRCW Shear Calculation Given that the lateral force was taken by all parts of SPRCW specimens, such as: RC wall, steel plate and profiled steels, the design formula of shear strength for composite steel plate shear walls (expressed in the following equation) was proposed based on the superposition principle. No. 编 号 RCW4-a 件 的 变 形 能 力 表 3 给 出 了 抗 剪 试 件 的 极 限 承 载 力 最 大 位 移 和 极 限 位 移 角 极 限 承 载 力 和 延 性 与 设 计 轴 压 比 的 关 系 见 图 10 由 图 表 可 知 : 相 同 轴 压 比 下, 组 合 剪 力 墙 试 件 的 极 限 承 载 力 更 大, 变 形 能 力 更 强 证 明 组 合 剪 力 墙 有 更 好 的 变 形 能 力 组 合 剪 力 墙 设 计 公 式 压 弯 设 计 公 式 图 11 给 出 了 最 大 水 平 承 载 力 时 沿 墙 截 面 长 方 向 钢 板 应 变 分 布, 基 本 符 合 平 截 面 假 定 根 据 平 截 面 假 定, 提 出 钢 板 混 凝 土 组 合 剪 力 墙 压 弯 承 载 力 计 算 公 式 式 中, Ratio 设 计 轴 压 比 Loading Capacity (kn) 极 限 承 载 力 Ultimate Displacement (mm) Maximal Drift 极 限 位 移 极 限 位 移 角 /144 SPRCW4-a / SPRCW4-b /67 SPRCW4-b /57 Table 3. Loading Capacity and Deformability of Specimens 表 3. 试 件 的 极 限 承 载 力 和 变 形 能 力 In the equation above, V cs, V s and V p are the shear strength taken by RC wall, profiled steels and steel plate. A a, f a are the cross area and design strength of the profiled steels inserted at both ends. f t is the tensile strength of concrete. f y is the yield strength of steel bars. N is the axial force. A p, f p are the cross area and design strength of the steel plate embedded in concrete wall. Other notations are listed in Chinese Code -Technical specification for steel reinforced concrete composite structures. Comparison between Calculation and Test Results Figure12 is the comparison between calculation and test results of all specimens. From the figure, we see that: the formula for SPRCW flexural and shear calculation proposed has good coherence and certain reliability. The proposed formula was adopted in the design of the mega tower of the China World Trade Centre. The calculations 是 剪 力 墙 中 部 钢 板 总 面 积 ; β 1 是 和 混 凝 土 等 级 相 关 的 参 数 ; f pw 是 剪 力 墙 中 部 钢 板 强 度 设 计 值 ; N pw 是 剪 力 墙 中 部 钢 板 所 承 担 轴 向 力, 当 ξ > β 1 时, 取 ;M pw 是 剪 力 墙 中 部 钢 板 合 力 对 型 钢 截 面 重 心 的 力 矩,ω a 是 剪 力 墙 中 部 钢 板 配 置 高 度 h pw 与 截 面 有 效 高 度 h 0 的 比 值 抗 剪 设 计 公 式 试 件 的 侧 推 力 由 混 凝 土 墙 钢 板 和 型 钢 共 同 承 担 根 据 叠 加 原 理 提 出 钢 板 混 凝 土 组 合 剪 力 墙 抗 剪 承 载 力 计 算 公 式 式 中, V cs, V s 和 V p 是 混 凝 土 型 钢 和 钢 板 分 别 承 担 的 水 平 力 ;A a 是 两 端 型 钢 面 积 ;f a 是 剪 力 墙 两 端 型 钢 强 度 设 计 值 ;f t 677

11 Figure 12. Comparison between Calculation and Test Results 图 12. 计 算 值 与 试 验 结 果 对 比 illustrated that SPRCW provide aneffective way to keep enough ductility and improve the load capacity for shear wall. Conclusions The following conclusions can be derived from this study: 1) Different types of specimens showed distinguishing behavior in the experiment. Typical flexural failure happened in flexural specimens while shear failure was shown in shear specimens 2) Under the same compressive ratio, SPRCW specimens have more cracks than RCW specimens, but more intensive and thinner cracks. 3) SPRCW specimens have better hysteretic characteristics than traditional RCW under the same axial compressive ratio. For flexural specimens, the axial compressive ratio has significant influence upon the hysteretic curve. The hysteretic curves of test specimens are less stable under higher axial compressive ratio. 4) For specimens with the same compressive ratio, SPRCW can provide more lateral load capacity and better deformation capacity compared with RCW. 5) For flexural specimens, the influence of axial compressive ratio to the peak lateral load and ductility of specimens is great. As the axial compressive ratio increased, all specimens peak lateral load improved and ductility factor was reduced. 6) The formula proposed for calculating SPRCW flexural and shear capacity has good coherence with test results and certain reliability. 是 混 凝 土 抗 拉 强 度 ;f y 是 钢 筋 屈 服 强 度 ;N 是 轴 压 力 ;A p 是 剪 力 墙 中 部 钢 板 总 面 积 ;f p 是 剪 力 墙 中 部 钢 板 强 度 设 计 值 ; 其 它 字 符 意 义 详 见 中 国 规 范 型 钢 混 凝 土 组 合 结 构 技 术 规 程 (JGJ ) 计 算 与 试 验 结 果 对 比 图 12 给 出 了 各 类 试 件 最 大 水 平 承 载 力 试 验 值 和 公 式 计 算 值 对 比, 从 图 中 可 以 看 出, 建 议 公 式 和 试 验 值 符 合 较 好, 建 议 公 式 具 有 一 定 的 安 全 度 本 文 提 出 的 公 式 已 经 应 用 于 国 贸 三 期 的 结 构 设 计 中 经 证 实, 钢 板 混 凝 土 组 合 剪 力 墙 具 有 很 好 的 承 载 力 和 延 性 结 论 由 试 验 现 象 和 结 果 分 析, 可 得 到 以 下 结 论 :1) 压 弯 试 件 的 试 验 过 程 表 现 出 明 显 的 压 弯 破 坏 特 征, 抗 剪 试 件 则 表 现 出 明 显 的 剪 切 破 坏 特 征, 两 者 有 明 显 区 别 2) 在 相 同 轴 压 比 下, 基 本 试 件 和 组 合 钢 板 剪 力 墙 试 件 破 坏 过 程 相 近 组 合 钢 板 剪 力 墙 试 件 裂 缝 条 数 较 多, 宽 度 较 小 ; 破 坏 情 况 相 对 较 轻 3) 在 相 同 轴 压 比 下, 与 基 本 试 件 相 比, 组 合 钢 板 剪 力 墙 试 件 表 现 出 良 好 的 滞 回 特 性 ; 高 轴 压 比 下 试 件 滞 回 曲 线 的 稳 定 性 较 差 4) 在 相 同 轴 压 比 下, 与 基 本 试 件 相 比, 组 合 钢 板 剪 力 墙 试 件 具 有 更 大 的 极 限 承 载 力 及 更 好 的 变 形 能 力 5) 对 于 压 弯 试 件, 轴 压 比 对 试 件 的 极 限 承 载 力 和 变 形 能 力 有 较 大 影 响 随 着 轴 压 比 的 增 加, 各 类 试 件 最 大 水 平 承 载 力 提 高 延 性 降 低 6) 本 文 建 议 公 式 和 试 验 值 符 合 较 好 并 具 有 一 定 的 可 靠 度 References ( 参 考 书 目 ): The American Institute of Steel Construction (AISC) (1997). Seismic Provisions for Structural Steel Buildings, the United States. Association of Japanese Building Technicians (2005).100 Examples for Structural Techniques in Japan. Chinese Building Industry Press, Beijing. Qiuhong Zhao, Abolhassan Astaneh-Asl. (2004).Cyclic Behavior of Traditional and Innovative Composite Shear Walls. Journal of Structural Engineering- ASCE. 130:2, Tao Chen. (2011). Experimental study of the compression-bending behavior of composite shear walls of high axial compression ratios. China Civil Engineering Journal. 44:6, 1-8. Dongqi Jiang. (2012). Experimental study of the compression-bending behaviour of high-strength concrete steel composite shear walls. China Civil Engineering Journal. 45:3, Jianchao Sun. (2008). Experimental study on shear behavior of steel plate-concrete composite wall. Building Structure. 38:6, 1-5. C.J. Gan, X.L. Lu and W. Wang. (2008). Seismic Behavior of Steel Plate Reinforced Concrete Shear Walls. The 14th World Conference on Earthquake Engineering. X.L. Lu, Y.G. Dong, Z.W. Ding. (2006). Study on seismic behavior of steel reinforced concrete wall. Earthquake Engineering And Engineering Vibration. 26:6,