不同形式的槽钢加劲钢板剪力墙滞回性能研究

钢板剪力墙是一种具有良好的延性、抗侧刚度和耗能能力的新型抗侧力结构,非常适用于高烈度地区建筑,通常采用加劲的方法以改善钢板墙的性能.为了对比不同槽钢加劲形式、框-板连接形式对钢板剪力墙滞回性能的影响,建立了非线性有限元模型进行分析,以预测加劲钢板剪力墙的抗震性能和破坏行为.通过建立11个双层单跨的加劲钢板剪力墙模型,包括竖向加劲、斜向加劲、单侧开洞、两边连接等情况,对其承载能力、耗能能力、退化特性、延性和破坏特征等问题进行了对比分析.结果表明,加劲肋能有效改善钢板剪力墙的滞回曲线"捏缩"现象,不同程度地提高钢板剪力墙的承载能力和抗侧刚度,其中斜向布置加劲肋能明显地提高结构抗侧刚度和承载能力,并在墙板屈曲后维持较高的刚度;而竖向加劲形式对结构的刚度和承载力提高较小,墙板受力更加均匀.两边连接形式的钢板剪力墙能有效避免对框架柱的附加弯矩,并可很好地与加劲钢板协同工作,结构具有较好的稳定性和耗能能力.当墙板跨高比较大时,采用小区格的交叉加劲形式有更好的效果,对角加劲形式在屈曲后对框架柱有较大的附加作用,因此设计时应增大柱截面或考虑进一步减小板厚,避免框架柱过早发生局部屈曲进而导致结构承载力下降.     

斜加劲薄钢板剪力墙滞回性能模拟

为研究肋板刚度比对斜加劲钢板剪力墙滞回性能和耗能能力的影响,运用有限元软件ABAQUS对14片斜加劲薄钢板剪力墙模型进行了数值模拟.对比分析了斜加劲与不加劲薄钢板剪力墙的滞回性能和耗能能力,通过对13片斜加劲薄钢板剪力墙模型的模拟试验,分析肋板刚度比对斜加劲薄钢板剪力墙的滞回性能和耗能能力的影响.结果表明:设置斜向加劲肋可以有效改善薄钢板剪力墙的滞回性能和耗能能力;肋板刚度比对斜加劲薄钢板剪力墙的滞回性能和耗能能力具有一定影响.     

十字加劲放置形式对钢板剪力墙性能的影响

为研究十字加劲的放置形式对钢板剪力墙结构抗震性能的影响,采用试验和数值模拟的方法对三组单跨两层的平齐端板连接框架-钢板剪力墙结构进行了滞回性能分析,内嵌钢板的形式分别为无加劲、纵横放置十字加劲和对角斜向放置十字加劲钢板墙.对比分析了在低周往复荷载作用下三种不同加劲形式钢板剪力墙的破坏模式,滞回性能、延性、承载能力和耗能等整体性能,以及墙板变形模式、拉力带发育度等墙板局部性能.结果表明:加劲肋的设置减轻了结构滞回曲线的捏缩程度,推后并降低了墙板由呼吸效应产生的噪声和震颤,提升了钢板墙的使用性能.对角斜向放置加劲试件屈服承载力较其余两试件更高,但极限承载力、最终耗能和延性均劣于纵横放置加劲试件.由于放置方向的变化,对角加劲肋破坏较纵横加劲肋更早,肋板较早退出工作,使得对角加劲试件最终退化为无加劲试件,设计时应予以注意.     

钢板剪力墙抗震性能的有限元分析

为明确钢板剪力墙的抗震性能,利用经试验验证的有限元数值模拟方法分析了在低周往复荷载作用下内填板高厚比对滞回耗能、单位体积墙板耗能、能量耗散系数和墙板中心点平面外最大位移的影响,并给出了板平面外的位移滞回曲线.通过骨架曲线进一步分析了高厚比对水平承载力、抗侧刚度和延性的影响.结果表明:随着加载位移的增加,薄墙板的耗能效率越来越高于厚墙板;薄墙板的抗侧刚度和水平极限承载力小于厚墙板,但延性高于厚墙板.建议剪力墙板的高厚比取为300.     

侧边加劲带缝钢板剪力墙抗侧刚度及极限承载力计算

分析了侧向荷载作用下带缝钢板剪力墙面内变形时的受力特性,提出了考虑边缘加劲肋影响效应的带缝钢板剪力墙抗侧刚度计算公式,大幅提高了抗侧刚度估算公式的计算精度,利用该公式得到的计算值与有限元分析结果的误差可控制在3.5%以内.分析表明,随缝间墙肢宽度与墙板高度之比的增加或缝间墙肢高度与墙板高度之比的减小,面外变形对墙板极限承载力的不利影响增大.经合理设计,面外变形虽不足以引起墙板面外失稳,但会导致极限承载力下降,建议将这种不利影响的极限承载力折减系数考虑为0.9.将折减后的计算结果与非线性有限元分析结果进行对比,结果表明,考虑折减系数可以使得墙板的极限承载力计算公式偏于安全.这种抗侧刚度及极限承载力计算公式适用于屈曲前屈服的侧边加劲带缝钢板剪力墙.     

混凝土密柱石膏复合墙板抗震性能及简化模型

混凝土密柱石膏复合墙板是一种由钢筋混凝土和石膏纤维板组成的可用于多高层建筑的新型组合墙体结构.本文对混凝土密柱石膏复合墙板在低周往复荷载作用下的滞回性能进行了数值分析,得到了复合墙板的滞回曲线和骨架曲线,讨论了剪跨比、轴压比等参数对复合墙板承载力、耗能能力及刚度退化等的影响.结果表明,混凝土密柱石膏复合墙板滞回曲线饱满,耗能能力较强,抗震性能较好,剪跨比对复合墙板滞回性能有较大影响.建立了混凝土密柱石膏复合墙板的等效带缝剪力墙简化分析模型.对等效带缝剪力墙的滞回分析表明,等效带缝剪力墙与混凝土密柱石膏复合墙板受力机理及滞回性能均较为接近,验证了采用等效带缝剪力墙进行混凝土密柱石膏复合墙板整体结构地震响应分析的适用性和可靠性.     

梯形正交加劲钢板剪力墙抗侧性能分析

提出了一种梯形正交加劲钢板剪力墙(TSW)结构,利用有限元软件ABAQUS创建了TSW模型,在验证了有限元建模方法的准确性后,进行了TSW与网格密肋钢板剪力墙(GSW)结构的非线性推覆对比和滞回性能对比分析,并对TSW进行参数分析。结果表明：在单调加载下的非线性推覆对比中,相较于GSW,TSW的初始刚度、峰值荷载和屈服荷载分别提升了9%、18%和26%;在水平往复荷载下的滞回性能对比中,相较于GSW,TSW的初始刚度、屈服荷载、峰值荷载和延性分别提高9%、26%、16%和5%。TSW对钢板剪力墙的面外变形的抑制效果大于GSW。内嵌钢板设置梯形加劲肋可以改善其过早发生整体屈曲。加劲肋厚度和加劲肋高度可以显著提高TSW的抗震性能,但加劲肋底边宽度对TSW的影响可以忽略不计。建议加劲肋厚度为6 mm、加劲肋高度不超过60 mm。     

X形钢板剪力墙受力性能分析

提出一种适用于自复位结构的新型X形钢板剪力墙,给出X形钢板剪力墙简化受力模型,推导了初始抗侧刚度、屈曲后刚度和极限承载力,并通过数值分析验证了公式的有效性。以跨高比和高厚比为主要参数,对不同参数的模型进行了有限元模拟,结果表明:与两边连接钢板剪力墙相比,X形钢板剪力墙腰部削弱对刚度和承载力影响不大,但滞回曲线更加捏缩;墙板腰部削弱并未影响拉力带倾斜角;当参数跨高比,板厚分别增大时,初始弹性刚度、屈曲后刚度、承载力、等效粘滞阻尼比均有不同程度增大; X形钢板剪力墙能够为自复位结构提供稳定耗能; X形钢板剪力墙破坏模式主要为拉力带受拉破坏。     

钢框架-带缝钢板剪力墙抗震性能的有限元分析

对钢框架-带缝钢板剪力墙在EL Centro波、400 cm/s2加速度作用下的内填板厚度对其抗震性能的影响进行了分析.结果表明,内填板的厚度对钢框架-带缝钢板剪力墙的抗震性能有很大影响.随着内填板厚的减少,顶点位移、基底剪力增加,滞回曲线的面积变大.     

带缝钢板剪力墙纵向自由边加劲性能有限元分析

为避免带缝钢板剪力墙因纵向自由边约束不足而导致整体失稳,需对其进行加劲设计。文章研究了加劲肋的影响、布置、结构选型和连接方式,并在理论分析和有限元ANSYS模拟基础上对加劲肋的设计进行了深入研究。结果表明,经过合理的加劲设计,带缝钢板剪力墙具有优异的受力性能。     

自复位两边连接梯形波纹钢板剪力墙滞回性能分析

本文提出了一种自复位两边连接梯形波纹钢板剪力墙结构,包括自复位钢框架与内嵌梯形竖波纹钢墙板,其中墙板仅与梁上下连接,以方便装配化施工．采用通用有限元软件ABAQUS建立了单层单跨自复位梯形波纹钢板剪力墙的有限元模型,并进行非线性滞回分析,以研究墙板连接形式、墙板波形及框架预应力水平对结构滞回性能和复位性能的影响．结果表明：自复位两边连接梯形波纹钢板剪力墙可有效耗散地震能量,控制震后残余侧移,且侧边加劲时两边连接墙板的承载力、耗能能力及残余侧移与角部切角时四边连接墙板基本相当．随着厚度的增加,两边连接波纹墙板的抗侧模式由剪切屈曲向剪切屈服转变,结构承载力及单位板厚的耗能能力显著增加,当板厚从3 mm增至9 mm时增幅分别为40%和50%,但结构残余侧移亦显著增加,2%侧移角下的残余侧移角可能超过规范可修限值的0.5%．随着波纹墙板波折角或波长的减小,结构残余侧移可有效降低,但结构承载力及耗能能力亦有所降低,最高可分别达30%和60%．另一方面,随着预应力筋的初始预应力增加50%,结构承载力增加13%,最大残余侧移角显著降低,由0.80%减小到0.35%,而耗能能力基本不变．随着预应力筋面...     

竖向加劲式钢板剪力墙的抗剪性能

用ANSYS有限元程序对两边连接竖向加劲式钢板剪力墙进行数值模拟分析.将两边连接竖向加劲式钢板剪力墙的初始刚度的有限元计算值与两边连接非加劲钢板剪力墙的理论值进行了比较.探讨了加劲肋和名义轴压比对于钢板墙的影响.分析了带边框构件的两边连接竖向加劲式钢板剪力墙在水平荷载作用下的构件破坏顺序和受力机制.对一个典型尺寸规格的单层带边框两边连接竖向加劲式钢板剪力墙与一个对应边框尺寸规格的单层带边框四边连接竖向加劲式钢板剪力墙进行推覆分析,对比了两者的部分抗震性能.     

带PEC柱的钢板剪力墙结构的耗能性能分析

为研究带PEC柱约束的钢板剪力墙结构的耗能能力,利用ABAQUS软件建立带PEC柱约束的钢板剪力墙结构的有限元模型.在单向荷载和循环荷载的分别作用下,分析和总结模型试件的荷载-位移曲线、滞回曲线、层间位移等主要力学特性.结果表明:带PEC柱约束的钢板剪力墙结构相比普通H型钢约束的钢板剪力墙结构具有较好的抗侧刚度和较高的极限强度;带PEC柱约束的钢板剪力墙结构对钢板的对角张力场有较好的锚固作用,钢板先于PEC柱屈服;带PEC柱约束的钢板剪力墙结构滞回性能稳定,滞回曲线相对饱满,具有很高的能量耗散能力.     

竖向加劲式钢板剪力墙的抗剪性能

用ANSYS有限元程序对两边连接竖向加劲式钢板剪力墙进行数值模拟分析.将两边连接竖向加劲式钢板剪力墙的初始刚度的有限元计算值与两边连接非加劲钢板剪力墙的理论值进行了比较.探讨了加劲肋和名义轴压比对于钢板墙的影响.分析了带边框构件的两边连接竖向加劲式钢板剪力墙在水平荷载作用下的构件破坏顺序和受力机制.对一个典型尺寸规格的单层带边框两边连接竖向加劲式钢板剪力墙与一个对应边框尺寸规格的单层带边框四边连接竖向加劲式钢板剪力墙进行推覆分析,对比了两者的部分抗震性能.     

自复位耗能支撑钢板剪力墙的滞回性能研究

提出一种带自复位耗能支撑的钢板剪力墙(SPSW-SCEDB),由墙板与自复位耗能支撑组成,对其构造及工作原理进行了介绍.对SPSW-SCEDB在低周往复荷载作用下的滞回性能进行数值模拟,并与两边连接钢板剪力墙进行对比分析.结果表明,SPSW-SCEDB滞回曲线呈旗形,具备良好的承载能力、耗能能力与复位能力.与两边连接钢板剪力墙相比,SPSW-SCEDB极限承载力提高31%,,残余变形角减小91%,;同时,由于支撑与墙板的共同作用减缓了承载力退化,改善了延性及耗能能力,验证了SPSW-SCEDB具有良好的抗震性能.     

带楼板双槽钢组合截面构件抗震性能试验研究

为研究带钢筋混凝土(RC)楼板双槽钢组合截面构件的抗震性能,对4个带RC楼板试件进行了常轴力和往复弯曲共同作用下的拟静力试验,分析了填板间距、有无加劲肋和腹板高厚比等参数对试件抗震性能的影响.结果 表明:各试件的滞回曲线较为饱满,具有良好的耗能能力和延性;减小填板间距,对试件的承载力和刚度影响较小,但提高了试件的延性和耗能能力;试件SJ3的峰值荷载和初始刚度比试件SJ1的分别提高了28.42％和22.70％,说明在试件的塑性铰区设置加劲肋可提高其承载力和刚度;试件SJ4的峰值荷载、延性系数、初始刚度和累计耗能量比试件SJ1的分别提高了33.88％、20.70％、27.40％和12.84％,说明减小腹板高厚比,可显著改善试件的抗震性能.     

内加劲肋对大尺寸KT型相贯节点抗震性能影响的数值模拟分析

相贯节点是钢管结构常用的节点形式,为评价不同加劲方式对大尺寸KT型相贯节点抗震性能的影响,使用有限元软件Ansys建立实体单元模型,分别对不设内部加劲肋、设置两个内部加劲肋、设置四个内部加劲肋情况下的相贯方钢管节点的滞回性能进行了有限元数值模拟分析,得到其在低周往复荷载作用下的滞回曲线及骨架曲线.通过比较各曲线异同,得出在竖腹杆下端设置加劲肋,节点的抗震性能最好.     

核岛结构双钢板混凝土组合剪力墙抗侧刚度

为研究核岛屏蔽厂房结构在地震作用下的抗侧力能力,对9个1∶5缩尺比的双钢板混凝土组合剪力墙试件进行了低周往复拟静力试验,分析研究了栓钉间距、钢板厚度和加劲肋的设置等因素对剪力墙试件初始抗侧刚度的影响.研究结果表明:栓钉间距对剪力墙试件初始刚度的影响不明显,剪力墙初始抗侧刚度随着钢板厚度的增大和加劲肋的设置而有所提高.对试件进行理论假设和简化处理,利用单位荷载法推导出双钢板混凝土组合剪力墙试件初始抗侧刚度的计算公式,通过比较发现计算值和试验值吻合较好.研究了剪力墙试件在往复加载过程中抗侧刚度的变化过程,发现不同阶段的抗侧刚度在变化幅度上有差别.     

两边连接竖向加劲式钢板剪力墙试验研究

通过对两个1:3的两边连接竖向加劲式钢板剪力墙试件进行低频往复循环加载,研究了结构的初始刚度、滞回性能、承载能力以及破坏机理等性能指标,从而对结构的抗震性能进行了评估.试验研究表明,两边连接竖向加劲式钢板剪力墙作为抗侧力构件承担了大部分侧向力,在弹性阶段产生了预期的屈曲破坏,主要表现为角部钢板的撕裂和鼓曲;在钢板墙破坏后期可以观察到在对角线方向形成了明显的拉力带.因此,非常适合在地震高烈度区进行推广.     

带缝钢板剪力墙抗震性能的有限元分析

本文对带缝钢板剪力墙结构单元在不同地震波、不同地震加速度作用下的抗震性能进行了有限元对比分析。结果表明,对于同一种地震波,随着输入波加速度的提高,顶点位移增大;带缝钢板剪力墙结构单元在不种地震波作用下滞回性能良好,表明带缝钢板剪力墙结构单元具有良好的抗震性能