两侧加强的钢管束混凝土组合剪力墙压弯性能模拟分析

钢管束混凝土组合剪力墙是装配式建筑中的一种新型抗侧力构件,它由矩形钢管束并排焊接内部填充混凝土构成.本文利用Abaqus有限元软件模拟分析两侧钢板加强对钢管束混凝土组合剪力墙承载能力及变形能力的影响.在研究中考虑的主要参数有轴压比、剪跨比和加强区宽度.模拟结果表明,对钢管束混凝土组合剪力墙两侧钢板加强,可以使钢管束屈曲位置内移,提高其极限承载能力和变形能力,改善剪力墙的受力性能.当剪力墙两侧钢板厚度由3 mm改为5 mm后,其极限承载能力提高幅度达22. 56%,且延性较好.通过提高两侧钢管束壁厚,加强两侧钢管束的抗屈曲能力,减少中间钢管束的壁厚,在墙体总用钢量不变的情况下,可以有效改善钢管束混凝土组合剪力墙的压弯性能.     

圆管支撑钢板仓组合剪力墙抗震性能分析

为研究圆管支撑钢板仓组合剪力墙的抗震性能,以轴压比、钢板厚度、钢板强度、剪跨比、混凝土强度以及墙体厚度为参数,利用ABAQUS有限元进行模拟分析.结果表明:钢板仓组合剪力墙的承载力以及变形能力随剪跨比的增加而降低,随墙体厚度的增加而提高;增加钢板强度、混凝土强度均可提高剪力墙的承载能力,但变形能力减弱;增加钢板厚度,剪力墙的变形能力先升高后降低,但承载能力不断提高,以钢板厚度为5 mm为宜;增加轴压比会降低剪力墙的变形能力,且当轴压比小于0.4时,剪力墙的承载力随轴压比的增加而提高,大于0.4时则相反.同时根据参数分析以及均匀试验设计数据结合叠加法对墙体的抗剪承载力计算公式进行拟合和修正,结果具有95％的保证率.     

考虑底部加强的钢管束混凝土组合剪力墙压弯性能模拟分析

钢管束混凝土组合剪力墙是一种承载能力强、抗侧刚度大、延性好的新型剪力墙结构.针对其底部局部屈曲的破坏模式,本文提出一种钢管束混凝土组合剪力墙底部加强的改进方式.利用Abaqus有限元软件模拟分析了底部加强区高度与厚度对剪力墙承载能力和变形能力的影响程度,同时探讨了轴压比对钢管束混凝土组合剪力墙底部屈曲的影响.研究结果表明:底部加强方式可以使钢管束底部屈曲位置上移,充分发挥混凝土和钢管束的受力性能,显著提高剪力墙的承载力和变形能力;底部加强区高度在0.5倍墙高左右时,底部加强方式对钢管束混凝土组合剪力墙的改进效果最佳;随着轴压比增大,钢管束底部屈曲加剧,承载力和变形能力有所下降.     

核电站双钢板混凝土剪力墙抗剪强度研究

以核电站屏蔽厂房剪力墙为原型,对含栓钉和加劲肋的双钢板混凝土组合剪力墙进行低周往复加载抗剪试验研究.试件包含3个1︰4缩尺模型,变化参数为栓钉间距与加劲肋,分析了试件的破坏特征、承载力以及耗能情况.试验研究发现:组合墙体整体受力性能良好,具有较强的抗剪性能.通过设置加劲肋,能有效提高墙体承载能力、刚度和延性.在试验基础上进行了有限元数值模拟与参数研究,研究了混凝土强度、钢板厚度、轴压力和加劲肋设置对抗剪强度的影响程度,并初步建立了核电站双钢板剪力墙抗剪强度计算公式,为核电安全壳设计理论的建立打下了基础.     

预制钢桁架混凝土组合剪力墙抗震性能研究

将型钢桁架代替普通钢筋配置在钢筋混凝土剪力墙中形成钢桁架混凝土组合剪力墙,该剪力墙便于预制和安装,适合用于装配式建筑。采用ABAQUS有限元分析建立了钢骨混凝土剪力墙的抗震分析模型,利用试验数据进行了验证。进而使用该模型研究了钢桁架混凝土组合剪力墙的抗震性能,对5个不同设计参数的钢桁架混凝土剪力墙进行了往复加载模拟,研究轴压比和型钢含钢率对其滞回性能、变形能力、刚度退化以及耗能能力的影响。结果表明:轴压比增大对于钢桁架混凝土组合剪力墙的变形能力和耗能能力均不利;增加型钢柱的含钢率能有效提高剪力墙的抗剪承载力,增加型钢腹杆的含钢率对剪力墙耗能能力的提高明显,对承载能力提高较小。     

带拉条多腔钢板混凝土组合剪力墙抗震性能研究

提出一种带拉条多腔钢板混凝土组合墙,为研究其抗震性能,设计制作该形式的组合剪力墙进行拟静力试验。通过改变试件的轴压比、高宽比,研究其在低周往复荷载作用下的破坏机理、滞回性能、耗能能力及刚度退化等,并以此试验为基础,建立有限元模型,分析了不同参数对其在往复荷载作用下工作机理和破坏模式的影响。结果表明:有限元模型与试验结果吻合良好,不同参数下该形式的组合墙均具有较高的承载力,较好的塑性变形能力和耗能能力,抗震性能良好。当轴压比低于0.6、高宽比低于2、拉条间距小于120 mm,同时混凝土强度等级取C50、钢材厚度取5 mm时,有利于试件抗震性能的发挥。     

双层钢板组合剪力墙抗震性能试验研究

以盐城广播电视塔实际工程中剪力墙的构造形式为基础,通过九个缩尺试件,研究不同构造形式的双层钢板内填混凝土组合剪力墙在常轴力和反复水平荷载作用下的刚度变化特征、破坏机理与破坏模式、抗震性能和极限承载能力.分析了墙板的高宽比、轴压比、钢板厚度、混凝土强度等级等对双层钢板内填混凝土组合剪力墙受力性能的影响.结果表明:双层钢板内填混凝土组合剪力墙能够充分发挥钢板与混凝土材料各自的优点,是一种良好的抗侧力构件.     

装配式剪力墙竖向焊接节点抗剪性能

为了对装配式剪力墙结构节点干式连接方案进行研究,在已有研究成果新型预制复合墙板体系的基础上提出了采用焊接连接的装配式剪力墙干式节点方案,并通过两批共5个焊接节点试件的单调静力加载试验来考察竖向节点的抗剪性能和变形能力.试验表明,节点试件具有较好的抗剪性能和变形能力;试件破坏始于节点周围区混凝土出现裂缝,终于连接钢板和锚筋剪断致使节点试件失去承载能力.在此基础上通过ABAQUS有限元分析软件对节点试件受力过程进行了模拟,并对各种材料参数进行了详细比较和分析.通过比较可知该类节点抗剪性能和变形能力主要由连接钢板、锚筋抗剪承载力和节点周围区混凝土抗压承载力决定,纵筋、箍筋、预埋钢板等材料参数变化对节点试件影响不大.最终,得到了竖向节点焊接连接方案可用于装配式剪力墙结构节点连接之中的结论.     

低剪跨比带约束拉杆双钢板-混凝土组合剪力墙抗震性能试验研究

为了研究低剪跨比带约束拉杆的双钢板-混凝土组合剪力墙的抗震性能,对6个带约束拉杆的双钢板-混凝土组合剪力墙试件进行了滞回加载试验,研究了低剪跨比情况下包含不同参数的组合剪力墙的破坏模式、变形能力及耗能能力,得到了试件的滞回曲线、骨架曲线、承载力、位移延性系数、刚度退化曲线以及累计耗能曲线.然后,采用Open Sees程序对带约束拉杆的双钢板-混凝土组合剪力墙试件和普通钢筋混凝土剪力墙分别进行了数值模拟分析.研究结果表明:在低剪跨比情况下,带约束拉杆的双钢板-混凝土组合剪力墙的抗震性能良好;减小约束拉杆间距和端部增设型钢构件均可提高试件的承载力并改善其延性;与普通钢筋混凝土剪力墙相比,组合剪力墙的承载力和耗能能力显著提高.     

ABAQUS的内藏钢板剪力墙非线性仿真

为提高实际工程中剪力墙的抗震效果问题,采用ABAQUS有限元分析软件,建立了18个内藏钢板剪力墙模型,以轴压比、高宽比、钢板厚度为设计参数,在单调载荷作用下,对内藏钢板剪力墙的承载能力和变形特点进行分析.结果表明:轴压比增大,剪力墙的极限承载力就会跟着增大;高宽比大的剪力墙要比高宽比小的剪力墙的水平承载能力低;钢板厚度大的剪力墙抵抗侧向能力强.3个设计参数对内藏钢板剪力墙的承载能力和变形特点有一定的影响,为解决实际工程问题提供了理论依据.     

单面受火双钢板-混凝土组合剪力墙的耐火性能试验研究

为研究双钢板-混凝土组合剪力墙结构的耐火性能,对3榀采用不同剪力件连接(螺栓连接、栓钉连接、栓钉和剪力杆组合连接)的双钢板-混凝土组合剪力墙进行了轴压力和单面ISO-834标准升温作用下的耐火性能试验,得到这种新型组合剪力墙结构在火灾下的温度场分布、轴向变形及破坏模式,并就不同剪力连接件对组合剪力墙耐火性能的影响进行了分析和比较.结果表明,剪力连接件能够保证钢板与混凝土共同工作;采用不同剪力连接件连接的组合剪力墙在火灾下的破坏模式是相同的,但不同剪力件对组合剪力墙耐火性能的影响不同,采用螺栓连接的组合剪力墙的耐火极限最短,采用栓钉和剪力杆组合连接的剪力墙耐火极限最长.     

双层钢板-内填混凝土组合剪力墙滞回性能数值分析

在试验研究的基础上,分析双层钢板-内填混凝土组合剪力墙结构的受力特点,建立了带初始缺陷的有限元数值计算模型,并与试验结果进行了对比;通过有限元数值模拟,分析了轴压比、高宽比、宽厚比等主要参数对剪力墙滞回性能的影响规律及其特征.研究结果表明,高宽比、宽厚比、轴压比对双层钢板-内填混凝土组合剪力墙受力性能均有影响,轴压比是影响承载能力的主要因素,而高宽比与宽厚比是影响初始刚度的主要因素.     

钢管束混凝土组合剪力墙受剪性能模拟分析

钢管束混凝土组合剪力墙是一种新型剪力墙结构.钢管束尺寸及其剪跨比影响剪力墙的受力性能.利用通用有限元分析软件Abaqus建立钢管束组合剪力墙的有限元分析模型,分析了剪跨比和单束尺寸对其承载能力和延性的影响.分析结果表明,剪跨比从1.0变化到1.8时,钢管束混凝土组合剪力墙的受剪承载能力降低约30%、侧移刚度降低约60%,但其变形性能和延性性能提高.墙长一定时,采用较小的单束尺寸,虽然对钢管束剪力墙的受剪承载能力提高不大,但会增加其屈服位移和延性性能.通过模拟分析,为合理确定不同剪跨比钢管束混凝土组合剪力墙的单束尺寸提供了理论依据.     

L形短肢剪力墙有限元的仿真试验

本文采用有限元分析软件ANSYS,对L形短肢剪力墙结构从弹性到混凝土开裂直至破坏的全过程进行了仿真试验研究,分析了墙肢截面高厚比、混凝土强度等级、配筋率、轴压比4种因素对短肢剪力墙承载能力和变形能力的影响.结果表明:仿真试验比较真实地反映了这4种因素在结构中所起的作用,通过改变这4种因素能提高L形短肢剪力墙的承载能力和变形能力,但在实际结构设计中,需要考虑截面配筋率影响的特殊性,综合考虑试件的承载能力和变形能力,通过合理选择这些参数,能使短肢剪力墙具有较高的承载能力和良好的延性.     

工字形截面钢板组合剪力墙抗震性能试验

为研究工字形截面钢管混凝土边框钢板组合剪力墙的抗震性能,进行了3个试件在轴向压力和水平往复荷载作用下的低周反复荷载试验,分析了腹板墙体内藏单钢板、内藏单钢板及钢筋暗撑、外包双钢板等不同构造对其抗震性能的影响.试验研究表明:设置钢筋暗撑可提高工字形截面钢管混凝土边框内藏钢板组合剪力墙的承载力、变形和耗能能力,但用钢量相对较大;将内藏钢板及分布钢筋等含钢率转换为外包双钢板后,其承载力、刚度有所降低,但变形能力有较大增强;工字形截面钢管混凝土边框钢板组合剪力墙具有良好的屈服机制和多道抗震防线,适用于高层及超高层建筑抗震设计.     

带可更换阻尼器的波形钢板剪力墙抗震性能试验研究

为研究一种带有可更换阻尼器的波形钢板剪力墙的抗震性能,对2种波形软钢阻尼器以及带有阻尼器的波形钢板剪力墙进行低周往复加载试验,分析阻尼器以及带有阻尼器剪力墙的力学特性,并采用ABAQUS有限元软件对试验进行模拟。研究结果表明:水平波形阻尼器具有良好的变形和耗能能力,竖向波形阻尼器具有较大的初始刚度和较高的承载力。带有阻尼器的波形钢板剪力墙具有较好的初始刚度和承载能力,更换阻尼器时剪力墙处于弹塑性阶段,阻尼器发生明显的面外变形,内嵌波形钢板脚部存在微小变形,阻尼器可以有效地保护剪力墙。更换阻尼器后的波形钢板剪力墙承载力有较小下降,滞回曲线饱满,具有良好的耗能能力和延性,刚度退化缓慢。有限元模拟结果与试验结果吻合度较高。     

鱼尾板连接装配式组合剪力墙力学性能分析

装配式建筑在国家政策的大力支持下逐渐兴起,钢板混凝土组合剪力墙结构作为一种高效的抗侧力结构体系与装配式建筑的结合成为土木工程领域研究的热点.结合钢板混凝土组合剪力墙的自身特点,本文提出了一种基于内填钢板预留鱼尾板进行连接的装配式节点连接方式,并分别对采用鱼尾板咬合、鱼尾板对接的组合剪力墙承载性能进行非线性有限元分析.结果表明,采用鱼尾板进行节点连接的装配式组合剪力墙是一种切实可行的方法,鱼尾板咬合齿数对组合剪力墙承载性能影响较小,鱼尾板对接齿数对组合剪力墙延性性能影响较大,钢板厚度对于组合剪力墙极限承载力有较大影响.在此基础上,提出了装配式组合剪力墙承载力计算方法,并对鱼尾板咬合齿数、鱼尾板对接齿数和钢板厚度等参数进行了推荐,为推动其在工程中的应用提供一定参考.     

带约束拉杆双钢板-混凝土组合剪力墙抗震性能数值模拟及参数分析

为了研究带约束拉杆的双钢板-混凝土组合剪力墙的抗震性能,进行了16个该形式组合剪力墙的反复加载试验,并采用OpenSees程序对带约束拉杆的双钢板-混凝土组合剪力墙试件进行数值模拟.在试验及数值模拟的基础上,对影响该形式组合剪力墙抗震性能的主要参数进行分析.结果表明,高宽比、轴压比以及约束拉杆间距对剪力墙的抗震性能影响显著.随着高宽比的增大,组合剪力墙的初始刚度以及屈服荷载和峰值荷载减小显著,其后期刚度退化和耗能能力降低;轴压比对组合剪力墙抗震性能的影响主要表现在后期刚度的退化程度;约束拉杆间距的减小可以提高组合剪力墙的承载力,减弱后期的刚度退化程度,增大其耗能能力.     

约束型双钢板混凝土组合剪力墙滞回性能的分析

借鉴钢管约束型混凝土柱的概念,本文提出了一种新型抗侧力结构——约束型双钢板混凝土组合剪力墙,即在每层组合剪力墙顶与楼板交接处将外包钢板切断并预留一定宽度的缝隙而形成的一种新型组合剪力墙,并利用有限元软件ABAQUS建立1片普通双钢板混凝土组合剪力墙和4片约束型双钢板混凝土组合剪力墙模型,分析不同宽度的缝隙对其滞回性能的影响。结果表明:在高轴压比作用下,相较于普通型双钢板混凝土组合剪力墙,约束型双钢板混凝土组合剪力墙的承载力、延性、耗能能力得到大幅提高,是一种能够很好改善双钢板混凝土组合剪力墙抗震性能的优良结构,在高轴压比n=0. 5下约束型双钢板混凝土组合剪力墙的最优开缝宽度为外包钢板高度的3%(81 mm)。     

内藏分块钢板组合剪力墙抗震性能试验

设计了1个连排型钢混凝土柱组合剪力墙试件和1个连排型钢混凝土柱-分块钢板组合剪力墙试件,进行了低周反复荷载试验研究.分析各试件的破坏特征、承载力、滞回性能、刚度衰减过程、延性和耗能能力等抗震性能.试验结果分析表明,连排型钢混凝土柱组合剪力墙混凝土墙体内加设分块钢板后,抗震性能显著提高.建立了连排型钢混凝土柱-分块钢板组合剪力墙的刚度和承载力计算公式,计算结果与试验结果吻合较好.