鄒慶煒 凌志彬* 宋千軍

（1.蘇州科技大學(xué)土木工程學(xué)院，江蘇 蘇州 215011；2.中建四局江蘇建設(shè)投資有限公司，江蘇 蘇州 215100）

鋼板剪力墻結(jié)構(gòu)因其質(zhì)量輕、剛度大、承載力高而被廣泛用作多、高層建筑結(jié)構(gòu)的主要抗側(cè)力構(gòu)件[1-3]。屈曲約束式鋼板剪力墻通過(guò)外包約束板的方式，使傳統(tǒng)鋼板剪力墻中板屈曲行為得以延緩，延性和耗能能力均得到顯著提升[4]。Zhao等[5-8]研究“改進(jìn)型”鋼板剪力墻，通過(guò)在約束板與邊緣框架間預(yù)留縫隙等方式改善了組合墻的性能。朱萬(wàn)俊等[9-10]通過(guò)有限元模擬，研究了混凝土約束鋼板剪力墻在750 mm螺栓間距下的板厚需求與栓釘需求。Qi等[11]基于單側(cè)約束的鋼板剪力墻試驗(yàn)研究，提出了單側(cè)約束剪力墻的剪切剛度與屈服剪力的計(jì)算公式。

目前屈曲約束鋼板剪力墻通常使用混凝土板作為屈曲約束板，混凝土板的變形能力相對(duì)有限，使得混凝土約束板在較小變形時(shí)就會(huì)出現(xiàn)裂縫甚至碎裂退出工作。同時(shí)，混凝土較大的密度也會(huì)增加結(jié)構(gòu)的自重，使結(jié)構(gòu)抗震能力下降。Rassouli等[12]通過(guò)試驗(yàn)證明，使用密度低、彈性模量較小的輕質(zhì)混凝土作為約束板可以有效提升鋼板剪力墻的耗能能力，且僅會(huì)略微降低極限承載力。李婷婷[13]通過(guò)數(shù)值模擬，研究了使用木柵格板作為約束板時(shí)屈曲約束式鋼板剪力墻的受力性能，并提出了抗剪承載力的計(jì)算公式。

隨著我國(guó)“雙碳”目標(biāo)的提出與對(duì)林業(yè)產(chǎn)業(yè)的大力投入，木材加工產(chǎn)業(yè)高速發(fā)展[14-15]。正交膠合木（CLT）作為一種綠色低碳預(yù)制型建材在建筑中的使用極大地提升了建筑物綠色環(huán)保的生態(tài)特性。CLT是由三層或以上木材通過(guò)相鄰層相互垂直組坯，采用結(jié)構(gòu)膠黏劑加壓預(yù)制而成的工程木材，其在板材的兩個(gè)主方向具有近似相同的干縮濕脹性能與強(qiáng)度，產(chǎn)品尺寸穩(wěn)定性高，可預(yù)制大幅面樓板和較長(zhǎng)的墻板[16]，目前被廣泛應(yīng)用于重型木結(jié)構(gòu)的墻、板等構(gòu)件[17]。由于CLT具有上述優(yōu)異的力學(xué)性能，使得采用CLT板替代混凝土板作為屈曲約束鋼板剪力墻的約束板，在不大幅降低結(jié)構(gòu)承載力與剛度的前提下，降低結(jié)構(gòu)自重，提升結(jié)構(gòu)耗能能力成為可能。

本文通過(guò)有限元模擬，分析了使用CLT板和混凝土板作為約束板的屈曲約束鋼板剪力墻在極限承載力、鋼板屈曲時(shí)刻、鋼板與約束板的面外變形程度等方面的差異，并擬合了層間位移角達(dá)到2 rad時(shí)約束板厚與約束板面外變形關(guān)系的公式。

1 有限元模型的建立與驗(yàn)證

1.1 有限元模型的建立

由于屈曲約束式鋼板剪力墻內(nèi)部接觸較為復(fù)雜，為了提高計(jì)算效率，本文對(duì)計(jì)算模型進(jìn)行了適當(dāng)簡(jiǎn)化[18]，如圖1所示。

式中，Kr為回波衰減系數(shù)，φn為目標(biāo)反射的隨機(jī)相位，為點(diǎn)目標(biāo)回波瞬時(shí)延時(shí)時(shí)間，發(fā)射信號(hào)和接收信號(hào)進(jìn)行混頻后得

(6) 隧道滲漏。當(dāng)隧道發(fā)生漏水冒泥現(xiàn)象時(shí)，將導(dǎo)致隧道周?chē)馏w進(jìn)一步排水固結(jié)，如不采取措施則其對(duì)隧道沉降的影響將進(jìn)一步加劇。

圖1 有限元模型示意圖Fig.1 Schematic of finite element model

本文忽略鋼框架對(duì)整體抗側(cè)性能的貢獻(xiàn)，梁柱節(jié)點(diǎn)設(shè)為鉸接，并假定框架始終保持彈性，框架殼單元間使用連接單元連接?？蚣芘c基礎(chǔ)簡(jiǎn)支連接。約束整個(gè)鋼框架的面外變形，將單調(diào)水平位移加在整個(gè)橫梁上，位移大小為彈塑性側(cè)移角限值2 rad[19-20]。內(nèi)嵌鋼板與梁柱框架“綁定”，并給予1/1 000H的初始缺陷。約束板與內(nèi)嵌鋼板采用表面與表面接觸，法向行為硬接觸，切向行為罰，摩擦系數(shù)為0.3。約束板與框架殼采用表面與表面接觸，法向行為硬接觸，切向行為無(wú)摩擦。改進(jìn)型鋼板剪力墻依照規(guī)范[21]在框架殼與約束板間預(yù)留1/50H的空隙。為了簡(jiǎn)化模型，認(rèn)為CLT層板間連接可靠，各CLT層板間相互“綁定”。螺栓內(nèi)置于約束板中與內(nèi)嵌鋼板使用連接單元連接[16]。

1.2 材料本構(gòu)

1.2.1 鋼材本構(gòu)

● HMI多媒體交互式動(dòng)態(tài)機(jī)臺(tái)：以產(chǎn)線(xiàn)智能監(jiān)控概念打造的賽車(chē)趣味競(jìng)賽動(dòng)態(tài)機(jī)臺(tái)，由7臺(tái)臺(tái)達(dá)全新12英寸和15英寸的人機(jī)界面DOP-100系列、智能傳感器、網(wǎng)絡(luò)/模擬監(jiān)控?cái)z影機(jī)以及線(xiàn)性電機(jī)移動(dòng)平臺(tái)等，現(xiàn)場(chǎng)操控及轉(zhuǎn)播賽道上線(xiàn)性移動(dòng)平臺(tái)。DOP-100系列是臺(tái)達(dá)最新的高階人機(jī)界面，擁有多媒體功能，同時(shí)支持十多種語(yǔ)言輸入及以太網(wǎng)高速傳輸，搭配Cortex A8高性能微處理器與高亮度、高解析LCD顯示屏幕，為生產(chǎn)流程及設(shè)備監(jiān)控提供整合性與彈性兼具的解決方案。

圖2 鋼材應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系Fig.2 Stress-strain relationship of steel

1.2.2 木材本構(gòu)

表3為本文設(shè)計(jì)的有限元模型的詳細(xì)參數(shù)，所有模型均為單層單跨，設(shè)置單面約束板，鋼板的尺寸均為3 000 mm× 3 000 mm，改進(jìn)型鋼板剪力墻在約束板與框架翼緣間預(yù)留了60 mm空隙[21]。參照標(biāo)準(zhǔn)[26]CLT單層層板厚度應(yīng)在12～51 mm之間，以總板厚105 mm為界，105 mm以下使用三層層板的CLT板，105 mm以上使用五層層板的CLT板，模擬中實(shí)際使用的約束板厚度有60、75、90、100、125、150、175、200、225、250 mm十種。本文忽略框架對(duì)剪力墻抗側(cè)性能的貢獻(xiàn)，參照文獻(xiàn)[27-29]選擇梁柱截面為W530 × 219與W360 × 818。本文考慮2×2、3×3、4×4、5×5、6×6、10×10共六種螺栓排布方式，各排布方式下螺栓均等距排列，對(duì)應(yīng)螺栓間距分別為1 500、1 000、750、600、500、300 mm。朱萬(wàn)俊等[9]指出，在約束式鋼板剪力墻中連接件性能對(duì)剪力墻的抗剪性能影響很小。本文所有模型中使用的螺栓均能保證在加載全程保持彈性狀態(tài)，在參數(shù)分析時(shí)忽略螺栓本身對(duì)模型的影響。為了研究墻體不同水平截面上的剪力分布，對(duì)幾個(gè)特定截面上的剪力進(jìn)行提取。以圖4所示鋼板剪力墻為例，截取其若干剖面，分別位于每排/列螺栓的下邊緣/右邊緣以及相鄰兩排/列螺栓的中點(diǎn)處，按沿X方向從小到大，Y方向從大到小的順序編號(hào)1-7。剖面上的約束板截面編號(hào)為C-X/Y-ni，剖面上的內(nèi)嵌鋼板截面編號(hào)為S-X/Y-ni。

表1 木材材料參數(shù)Tab.1 Material properties of wood

表2 屈服應(yīng)力比參數(shù)Tab.2 Material anisotropic yield stress ratio parameters

木材屈服強(qiáng)度使用Hill函數(shù)定義，如下所示：

人工唾液中含有與天然唾液相似的離子、蛋白/多肽、粘多糖等成分[9] 。有研究顯示，牙齒表面的白堊斑會(huì)被唾液中的礦物質(zhì)再礦化，從而使白堊斑減退甚至消失[10]。本研究的釉質(zhì)再礦化實(shí)驗(yàn)中，脫礦后的釉質(zhì)塊經(jīng)人工唾液處理后，SEM觀(guān)察可見(jiàn)，樣本釉質(zhì)表面呈蜂窩狀改變且有很多不規(guī)則孔隙，證明人工唾液對(duì)脫礦釉的質(zhì)再礦化作用不顯著。

式中：Rij為屈服應(yīng)力比，下標(biāo)1、2、3分別表示為木材順紋方向的縱向，弦向與切向;σijy為材料在各方向上的屈服應(yīng)力，MPa；σref為參考屈服應(yīng)力，MPa。

1.3 有限元模型驗(yàn)證

本文選取文獻(xiàn)[8]中C-SPW-400試件的試驗(yàn)結(jié)果來(lái)驗(yàn)證模型的可靠性，結(jié)果如圖3所示。由圖可知，模擬結(jié)果與文獻(xiàn)[10，25]中對(duì)該試驗(yàn)的模擬結(jié)果基本一致。試驗(yàn)所得的峰值荷載為645.8 kN，模擬所得的峰值荷載為656.4 kN，兩者僅相差1.6%。試驗(yàn)所得的骨架曲線(xiàn)無(wú)明顯屈服平臺(tái)，且初期剛度與模擬結(jié)果有所差別。這可能是由實(shí)際組裝試件時(shí)產(chǎn)生的誤差與模擬時(shí)材性設(shè)置不能完全與實(shí)際情況相符導(dǎo)致。兩者鋼板最終面外變形結(jié)果較為吻合，如圖3中b、c示。由此可見(jiàn)，該有限元模型的精度滿(mǎn)足要求，可用于進(jìn)一步的模擬。

圖3 試驗(yàn)與模擬結(jié)果的比較Fig.3 Comparison of simulation result and experimental results

2 算例設(shè)計(jì)

木材為各向異性材料，在模擬中將其簡(jiǎn)化為沿木紋方向的順紋縱向、橫紋弦向、橫紋切向三向正交各項(xiàng)異性材料。本文參考了Kawecki等[24]給出的木材本構(gòu)模型對(duì)木材進(jìn)行定義，具體參數(shù)如表1、2所示。

從對(duì)訪(fǎng)談的分析中筆者得出這樣的結(jié)論：在目前中國(guó)的英語(yǔ)教學(xué)環(huán)境下，教師、學(xué)習(xí)內(nèi)容和學(xué)習(xí)者個(gè)人的素質(zhì)（包括性格、情商等）是三個(gè)階段都存在的影響學(xué)習(xí)者英語(yǔ)學(xué)習(xí)效果的重要因素，如果這三個(gè)要素都積極發(fā)揮作用，則學(xué)習(xí)效果會(huì)好。教師在學(xué)生入門(mén)階段的作用尤其重要，一名好的英語(yǔ)教師是學(xué)生順利入門(mén)的關(guān)鍵。學(xué)習(xí)者個(gè)人的素質(zhì)（包括性格、情商等）則在每個(gè)階段都起著重要的作用，一個(gè)好的英語(yǔ)學(xué)習(xí)者不僅要有勤奮、刻苦的精神，還要有高的情商，即清楚地知道自己各個(gè)階段應(yīng)該怎么做才能取得進(jìn)步。

表3 分析參數(shù)設(shè)置Tab.3 Details of analytical parameters

圖4 截面劃分示意圖Fig.4 Diagram of cross section division

3 結(jié)果與分析

3.1 不同材料約束板對(duì)墻體性能的影響

圖5為模型CON-15、CLT-15、N-15中提取的荷載、鋼板截面S-X-1水平剪力、約束板截面C-X-1水平剪力與層間位移角關(guān)系的曲線(xiàn)。分析可知，CLT-15初始剛度要略小于CON-15，兩者在彈性階段承受的最大水平荷載分別為6 192 kN與6 724 kN，相較于無(wú)約束板的N-15承載能力分別提升了35%與47%。CLT-15提升幅度較低是因?yàn)镃LT材料本身的強(qiáng)度與彈性模量均小于混凝土板。

這就是召之即來(lái)、來(lái)之能戰(zhàn)、敢打硬仗的興元精神，也是茫崖興元走向未來(lái)、發(fā)展壯大的基石，堅(jiān)信其騰飛之日指日可待。

3.1.1 荷載-層間位移角曲線(xiàn)

鋼板墻為Q235鋼，采用三折線(xiàn)應(yīng)力-應(yīng)變模型模擬[22]。按規(guī)范[23]取強(qiáng)度f(wàn)y=235 MPa，彈性模量E=206 GPa，泊松比0.3，fy對(duì)應(yīng)的應(yīng)變?chǔ)舮=0.001 14，強(qiáng)化初始應(yīng)變?chǔ)舠t=0.02，強(qiáng)化段切線(xiàn)模量Et=0.03Es。螺栓本構(gòu)采用雙折線(xiàn)模型[22]，不同模型對(duì)螺栓的材料強(qiáng)度與直徑要求不同，結(jié)合模型實(shí)際需求按照螺栓性能等級(jí)取值，保證加載全程螺栓處于彈性狀態(tài)即可。鋼材的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系如圖2所示。

圖5 墻體水平剪力-層間位移角曲線(xiàn)Fig.5 Horizontal shear force-drift ratio curves of shear wall

值得關(guān)注的是，鋼板剪力墻承受側(cè)向荷載的能力與重量的比值，具有一定的參考價(jià)值。除去框架的重量?jī)H計(jì)算約束板與內(nèi)嵌鋼板，CLT-15與CON-15的重量分別約為1 400 kg與3 220 kg。若以彈性狀態(tài)時(shí)兩者的最大承載力作為參考，該比值達(dá)到1∶2.11。若將使用CLT約束板的鋼板剪力墻（CLT-SPW）應(yīng)用于實(shí)際工程中，可以減輕墻體重量50%以上，在提升結(jié)構(gòu)抗震能力的同時(shí)提高經(jīng)濟(jì)效益。

衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)普遍運(yùn)用于民用與軍事領(lǐng)域，在各行業(yè)、各領(lǐng)域中具有舉足輕重的作用[1-3]。隨著各類(lèi)衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的依次出現(xiàn)，產(chǎn)生對(duì)多系統(tǒng)多頻點(diǎn)的通用射頻模塊的需求[4-8]。

加強(qiáng)農(nóng)業(yè)品牌建設(shè)，有助于增強(qiáng)農(nóng)業(yè)國(guó)內(nèi)國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。在推進(jìn)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的進(jìn)程中，強(qiáng)化農(nóng)業(yè)品牌建設(shè)是提升農(nóng)業(yè)國(guó)內(nèi)國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)能力的重要出路。當(dāng)前臥龍區(qū)成為北京、上海、香港等發(fā)達(dá)城市的供菜基地，臥龍區(qū)的艾草產(chǎn)業(yè)和月季產(chǎn)業(yè)已大量走出國(guó)門(mén)走向世界，從而向國(guó)內(nèi)國(guó)際市場(chǎng)展現(xiàn)出強(qiáng)大的農(nóng)產(chǎn)品市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力和農(nóng)業(yè)品牌建設(shè)魅力。

3.1.2 內(nèi)嵌鋼板

提取CLT-15、CON-15、N-15中內(nèi)嵌鋼板截面S-X-1上的剪力如圖6所示。與整體的荷載-層間位移角曲線(xiàn)類(lèi)似，CLT-15中的內(nèi)嵌鋼板在彈性階段剛度和承載力與CON-15基本一致，但在進(jìn)入彈塑性狀態(tài)后會(huì)表現(xiàn)出更好的延性，整體上兩者差距不大。圖6中標(biāo)記的點(diǎn)為內(nèi)嵌鋼板屈曲臨界點(diǎn)，可以看到雖然CLT-15中鋼板承載力與CON-15差距不大，但是由于CLT板的約束能力不如混凝土板，導(dǎo)致CLT-15中鋼板進(jìn)入屈曲狀態(tài)的時(shí)刻要早于CON-15，分別對(duì)應(yīng)0.30 rad層間位移角和0.71 rad層間位移角。

圖6 鋼板水平剪力-層間位移角曲線(xiàn)Fig.6 Horizontal shear force-drift ratio curves of steel plate

圖7為兩者達(dá)到2 rad層間位移角時(shí)內(nèi)嵌鋼板的面外變形圖。CLT-15中內(nèi)嵌鋼板最大面外變形達(dá)到47.6 mm，大于CON-15中內(nèi)嵌鋼板的34.7 mm。這可與之前的分析相互印證，即CLT約束板的約束能力稍弱但變形能力更強(qiáng)。相較于使用混凝土約束板的鋼板剪力墻（CON-SPW），在位移較大時(shí)，使用CLT約束板的剪力墻擁有更高的承載能力，但會(huì)產(chǎn)生更大的面外變形。這意味著在約束板厚需求確定時(shí)，控制CLT-SPW的面外變形也將是需要考慮的因素。

圖7 2 rad層間位移角時(shí)鋼板的面外變形Fig.7 Out-of-plane deformation of steel plate at a drift ratio of 2 rad

3.1.3 屈曲約束板

CLT-15與CON-15中屈曲約束板上截面上的剪力表現(xiàn)出較大的差異，提取兩者結(jié)果如圖8所示。CLT約束板前期的剛度明顯低于混凝土約束板，兩者剛度的差異主要因?yàn)镃LT與混凝土的剪切模量有較大差距。

圖8 約束板截面水平剪力Fig.8 Horizontal shear force of restrain plane

在CON-15中，靠近板中心的截面C-X-3、C-X-4、C-X-5上的剪力在加載初期發(fā)展速度最快，也最早開(kāi)始下降。CON-15約束板上剪力最大值在截面C-X-1到達(dá)0.39 rad位移角時(shí)出現(xiàn)，為828 kN。而在CLT-15中，加載初期約束板上的各截面剪力發(fā)展速度要小于CON-15，但因?yàn)椴男缘牟顒e，CLT約束板截面上的剪力在加載全程均未出現(xiàn)明顯的下降，剪力最大值在C-X-4上取得，為1 773 kN。CLT約束板上剪力在0.25 rad位移角時(shí)突變，這是因?yàn)殡S著加載的進(jìn)行，鋼板開(kāi)始產(chǎn)生較大的面外變形，使得CLT約束板需要承擔(dān)更大的水平剪力。

提取CLT約束板與混凝土約束板在2 rad位移角時(shí)的等效塑性應(yīng)變圖如圖9所示。由圖可知，在達(dá)到2 rad層間位移角時(shí)，CON-15的混凝土約束板開(kāi)裂情況要比CLT-15的CLT約束板開(kāi)裂情況更加嚴(yán)重。

新生兒高膽紅素血癥，也叫新生兒黃疸，是新生兒常見(jiàn)的病癥，主要原因?yàn)樾律鷥耗懠t素代謝異常，發(fā)病率高，如不及時(shí)治療，將會(huì)影響新生兒的生長(zhǎng)發(fā)育[6]。膽紅素對(duì)藍(lán)光有較強(qiáng)的吸收力，因此，臨床上常采取藍(lán)光照射的方法來(lái)治療新生兒高膽紅素血癥[7]。由于新生兒較小，治療依從性差，良好的護(hù)理措施尤為重要。

圖9 2 rad層間位移角時(shí)約束板的等效塑性應(yīng)變分布圖Fig.9 Equivalent plastic strain distribution of cover plane at the drift ratio of 2 rad

3.2 CLT板改進(jìn)型與傳統(tǒng)型鋼板剪力墻間性能差異

對(duì)每種螺栓間距下模型的鋼板厚度、約束板厚度與約束板面外變形幅度之間的關(guān)系進(jìn)行數(shù)值擬合，得到以下公式:

圖10 荷載-層間位移角曲線(xiàn)Fig.10 Load-drift ratio curves

D15-C、D15-G中內(nèi)嵌鋼板受力情況基本相同，兩者的承載能力相較于D15-N都有較大的提升，都可以給予內(nèi)嵌鋼板足夠的面外約束。與傳統(tǒng)型鋼板剪力墻不同的是，改進(jìn)型鋼板剪力墻D15-G中內(nèi)嵌鋼板截面上的水平剪力-層間位移角曲線(xiàn)出現(xiàn)了明顯的平臺(tái)段，鋼板發(fā)生面外屈曲時(shí)的層間位移角從0.28 rad提升到了0.39 rad，如圖11所示。這說(shuō)明改進(jìn)型鋼板剪力墻中通過(guò)預(yù)留空隙使約束板不用直接參與結(jié)構(gòu)抗側(cè)，這種做法可以讓約束板給予內(nèi)嵌鋼板更強(qiáng)的面外支撐。

設(shè)計(jì)師可以使用各種設(shè)計(jì)手法、自然采光等來(lái)實(shí)現(xiàn)自然通風(fēng)，在建筑原有空間的基礎(chǔ)上進(jìn)行空間改造最大限度的減少設(shè)計(jì)方案造成的通風(fēng)不足和自然光的減少。使其盡可能保持其原有的優(yōu)勢(shì)。同時(shí)，太陽(yáng)能和風(fēng)能是取之不盡，用之不竭的可再生能源，而且無(wú)污染在很大程度上將對(duì)室內(nèi)設(shè)計(jì)產(chǎn)生一定的影響。因此，在室內(nèi)設(shè)計(jì)中，我們應(yīng)該嘗試在設(shè)計(jì)中加入這些元素，以減少能耗。

圖11 鋼板水平剪力-層間位移角曲線(xiàn)Fig.11 Horizontal shear force-drift ratio curves of steel plate

提取D15-C、D15-G兩個(gè)模型中CLT約束板各水平截面上的剪力如圖12所示。兩者約束板上的剪力均隨著層間位移角的增大而增大，D15-G承受的最大水平剪力為891 kN，遠(yuǎn)小于D15-C承受的最大水平剪力1 734 kN，這是由于改進(jìn)型鋼板剪力墻中的約束板不與框架翼緣直接接觸，不需要直接承擔(dān)框架傳遞的荷載。

圖12 約束板水平剪力-層間位移角曲線(xiàn)Fig.12 Horizontal shear force-drift ratio curves of restrain plane

結(jié)合整體的荷載-層間位移角曲線(xiàn)圖10可知，D15-C在進(jìn)入彈塑性工作狀態(tài)后的承載能力提升是由于約束板直接參與結(jié)構(gòu)抗側(cè)。雖然從單調(diào)加載的結(jié)果來(lái)看這樣可以提升結(jié)構(gòu)在后期的承載能力，但在鋼板剪力墻設(shè)計(jì)中還是應(yīng)該盡量避免讓約束板直接承受由框架傳遞的側(cè)向荷載。這是因?yàn)镃LT約束板在承受由框架傳遞的側(cè)向荷載時(shí)易與框架翼緣擠壓產(chǎn)生塑性變形，這會(huì)使得結(jié)構(gòu)在承受往復(fù)荷載時(shí)產(chǎn)生滯回環(huán)捏縮的現(xiàn)象。另外承擔(dān)過(guò)大的側(cè)向荷載可能會(huì)導(dǎo)致CLT約束板因材料自身的缺陷(如木結(jié)等)在加載過(guò)程中過(guò)早破壞，以至于無(wú)法完成約束內(nèi)嵌鋼板面外變形的主要任務(wù)，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)中主要的抗側(cè)構(gòu)件內(nèi)嵌鋼板過(guò)早屈曲而使得結(jié)構(gòu)承載能力下降，背離為鋼板剪力墻設(shè)置約束板的初衷。此外，我國(guó)規(guī)范[14]要求鋼板剪力墻在達(dá)到0.4 rad位移角限值前內(nèi)嵌鋼板不發(fā)生面外屈曲，而改進(jìn)型鋼板剪力墻可以在不大幅降低承載能力的基礎(chǔ)上有效提升墻體的屈曲臨界角，可以減少應(yīng)用于實(shí)際工程時(shí)的板厚需求。

3.3 CLT-SPW的約束板厚需求

模擬中發(fā)現(xiàn)，由于CLT板的約束能力相較于混凝土板有所減弱，使用CLT約束板的鋼板剪力墻其面外變形要大于使用C30混凝土約束板的鋼板剪力墻，故本文提取了除鋼板厚度為10 mm的模型外，其余模型在位移達(dá)到2 rad層間位移角時(shí)其約束板最大面外變形，如圖13所示。

圖13 約束板最大面外變形-約束板板厚關(guān)系Fig.13 Relationship between out-of-plane deformation and plane thickness of restrain plane

如圖10所示，傳統(tǒng)型鋼板剪力墻D15-C與改進(jìn)型鋼板剪力墻D15-G的初始剛度幾乎無(wú)差別，兩者在彈性階段的最大水平荷載分別為6 191 kN與6 141 kN，非常接近。相較于無(wú)約束板的剪力墻D15-N的承載能力分別提升了35%與34%。隨著加載的繼續(xù)進(jìn)行，D15-C的荷載在經(jīng)歷一個(gè)平臺(tái)段后逐漸上升，而D15-G則在經(jīng)歷一個(gè)平臺(tái)段后下降，最后都維持在一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的水平。這是因?yàn)閭鹘y(tǒng)型鋼板剪力墻D15-C在鋼板發(fā)生較大屈曲變形后約束板會(huì)與邊緣框架擠壓，直接參與結(jié)構(gòu)整體的抗側(cè)，而改進(jìn)型鋼板剪力墻由于在約束板與框架間預(yù)留了空隙，約束板始終不與框架接觸，不直接參與結(jié)構(gòu)抗側(cè)。在加載到2 rad層間位移角時(shí)，D15-C與D15-G承載力分別為7 230 kN與6 141 kN。

lb=750 mm時(shí)：

lb=600 mm時(shí)：

lb=500 mm時(shí)：

CFG樁復(fù)合地基是地基處理中常用的一種方法，但在設(shè)計(jì)過(guò)程中還存在一些容易忽視的問(wèn)題，工程設(shè)計(jì)人員應(yīng)當(dāng)深入理解規(guī)范、清楚基本概念，明確復(fù)合地基的承載力和變形計(jì)算參數(shù)，保證設(shè)計(jì)的安全性，推進(jìn)CFG樁的進(jìn)一步廣泛應(yīng)用。

lb=300 mm時(shí)：

式中：dCm為2 rad層間位移角時(shí)約束板的最大面外變形，mm；ds為內(nèi)嵌鋼板厚度，mm；dc為約束板厚度，mm；lb為螺栓間距，mm。

四個(gè)擬合公式的擬合曲面如圖14 所示，擬合系數(shù)R2分別為0.970、0.965、0.921 和0.983，均能較好地反映模擬結(jié)果，具有一定的參考價(jià)值。

圖14 約束板面外變形與約束板厚度及鋼板厚度間的關(guān)系Fig.14 Relationship of out-of-plane deformation and plane thickness of restrain plane and steel plane thickness

4 結(jié)論

本文對(duì)使用CLT約束板的屈曲約束式鋼板剪力墻（CLT-SPW）有限元模型在單調(diào)水平荷載下的力學(xué)行為進(jìn)行分析，得到以下結(jié)論：

1）傳統(tǒng)型CLT-SPW在彈性階段的承載能力與剛度均略小于使用混凝土約束板的鋼板剪力墻（CONSPW），但憑借CLT更強(qiáng)的變形能力，在結(jié)構(gòu)產(chǎn)生較大變形時(shí)，CON-SPW會(huì)因?yàn)榛炷良s束板碎裂等原因退出工作導(dǎo)致結(jié)構(gòu)承載能力下降，而CLT約束板依舊可以保持對(duì)鋼板的約束并直接參與結(jié)構(gòu)抗側(cè)，使得結(jié)構(gòu)的承載力繼續(xù)提升。此外CLT-SPW降低了結(jié)構(gòu)的重量，在提升結(jié)構(gòu)抗震能力的同時(shí)可帶來(lái)一定的經(jīng)濟(jì)效益。

2）相較于傳統(tǒng)型CLT-SPW，改進(jìn)型CLT-SPW擁有更強(qiáng)約束鋼板面外變形的能力，可以提升鋼板的屈曲臨界側(cè)移角。但因?yàn)榧s束板不再直接參與抗側(cè)，無(wú)法如傳統(tǒng)型鋼板剪力墻出現(xiàn)在鋼板進(jìn)入彈塑性狀態(tài)后承載力進(jìn)一步提升的現(xiàn)象。

3）因CLT-SPW的面外變形幅度要大于CONSPW，故嘗試擬合了在螺栓間距分別為750、600、500 mm和300 mm時(shí)，約束板面外變形與鋼板厚度、約束板厚度間的關(guān)系式，可供設(shè)計(jì)時(shí)參考。本文給出的公式僅為數(shù)值擬合，具體的理論公式還有待進(jìn)一步深入研究。