结合实例谈厚板转换结构设计

本文结合工程实例;分别就工程的结构选型、结构计算、结构竖向刚度布置的忧化、剪力墙结构设计、剪力墙的特殊构造等问题进行了论述。可供同行参考。     

框支剪力墙中落地剪力墙合理刚度优化研究

落地剪力墙刚度是影响框支剪力墙结构安全性和经济型的重要因素之一.对框支剪力墙结构忽略楼板变形,运用振型分解反应谱法求解结构地震作用并将其作为目标函数,以层间位移与层高之比为约束条件,在层间位移与层高之比满足规范要求的条件下,使结构地震作用最小的落地剪力墙刚度即为合理刚度.在具体的数值求解中,可编写优化程序运用MATLAB、MATHCAD等软件进行计算.算例结果显示,本优化方法较全面的考虑了结构总高度、标准剪力墙刚度、层高、楼层自重等因素对落地剪力墙刚度的影响,同时具有概念简单、运算方便等优点,适用于框支剪力墙的初步设计.图2,表3,参9.     

含断层剪力墙的框架—剪力墙地震特性

首先用墙单元将框轲－剪力墙结构离散，然后利用传递矩阵技术探讨变刚度框架－剪力墙结构的地震反应，把得到此结构的固有频率和最大的位移反应与振动台的试验结果进行比较，结果相吻合，说明本数值方法是正确的，有效的，最后详细讨论剪力墙高度不同对框架－剪力墙结构地震反应的影响，得出了不是对所有的框架－剪力墙结构都需把其剪力墙延伸到整个结构高度的结论。     

变刚度框剪结构的剪力墙刚度优化

文章通过对变刚度框剪结构层单元模型分析,推导出整体刚度方程,并考虑多振型因素的影响,提出变刚度框剪结构的剪力墙刚度优化的计算方法,同时运用Matlab编制的软件程序对实例进行了计算,可便捷计算出剪力墙的最优刚度及各种地震作用情况下的位移,给结构的初步设计带来一定的参考价值。     

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。     

框架-剪力墙刚结体系在水平荷载下的受力特征研究

框剪结构的变形介于弯曲与剪切之间,属弯剪型,整个结构上下各层层间变形趋于均匀,变形协调。在下部楼层,剪力墙位移小,它拉着框架按弯曲型曲线变形;在上部楼层,框架内收,阻止剪力墙的侧移,拉剪力墙按剪切型曲线变形。当剪力墙及框架的总抗侧刚度增加时,结构的变形减小。由于框剪结构的抗侧刚度影响到框架与剪力墙的共同工作,进一步影响着结构的内力分布及变形大小,因而改变与结构抗侧刚度相关的参数,探讨框架与剪力墙共同作用的规律有一定的积极意义。     

剪力墙截面厚度设计研究

文章主要研究剪力墙结构体系中剪力墙截面厚度变薄对承载力、轴压比、结构刚度、墙体稳定性和地震作用的影响;分析了墙体变薄可能带来的问题,并提出了相应的处理措施。     

短肢剪力墙结构在常温及高温状态下的刚度退化分析

在常温及高温状态下,利用有限元分析软件Ansys进行缩尺单层双肢短肢剪力墙单调加载时的非线性有限元分析,研究了短肢剪力墙结构在常温及高温环境下的刚度退化问题,得出刚度退化系数随试件层间位移角变化的关系曲线。通过分析表明,高温后短肢剪力墙结构的抗侧刚度有降低的趋势,刚度退化的程度随着环境温度的升高而增大。说明高温环境对结...     

考虑剪力墙剪切变形影响的框架-剪力墙结构分析的传递矩阵法

考虑剪力墙剪切变形影响、连梁固结连接条件,利用变分原理,建立框架-剪力墙结构分析模型的微分方程。推导微分方程的初参数解,进而建立适应变刚度结构分析的传递矩阵法,给出均布荷载和倒三角形分布荷载作用的传递矩阵荷载附加项的计算公式,导出顶部集中荷载、顶部集中弯矩、沿高度方向均布荷载和倒三角形分布荷载作用下的挠度、转角、剪力墙弯矩、剪力的计算公式。以2个铰结体系框架-剪力墙为例,对计算公式进行验证。研究结果表明:当连梁等效抗弯刚度为0 k N·m/m时固结体系可退化成铰结体系,当剪力墙抗剪刚度趋于无穷大时,弯剪型剪力墙可退化为不考虑剪切变形的弯曲型剪力墙,因此,本文微分方程可适应于多种模型的计算;采用传递矩阵法分析变刚度框架-剪力墙结构,其计算结果与采用平均刚度法的理论解析解结果较吻合,证明传递矩阵法与平均刚度法都具有可行性,但若提高计算精度,则应采用能考虑变刚度特征的传递矩阵法或有限元法;考虑剪力墙剪切变形影响的本文计算公式所得计算结果与其他公式所得结果有一定差别。     

剪力墙最优刚度及其计算机实现

系统地提出了高层框架－剪力墙结构中的剪力墙最优刚度的概念，解决长期以来困绕着高层框架－剪力墙结构设计中剪力墙数量合理确定的困难，提供一种确定剪力墙数量的科学方法。在分析剪力墙赐度与地震作用相互关系的基础上，建立确定了剪力墙最优刚度的数学模型。同时，考虑剪力墙剪切变形，框架住的轴向变形，剪力墙基础的转动，以及剪力墙刚度沿结构高度变化对剪力墙最优刚度的影响。     

新型钢板剪力墙结构设计

钢板剪力墙是指在钢质结构框架的基础之上,为了提高框架的刚度以及抗震能力在一部分框架的梁柱之间内填钢板。钢板剪力墙结构的主要特点是塑性好、刚度大、抗震性能强等。钢板剪力墙是一种新型的结构形式,根据一些研究学者试验的结果表明,这种结构形式的抗震性能良好,钢板剪力墙的自重轻,施工进度快,在高地震烈度区域以及重要性建筑结构中都表现了良好的技术经济性。本文就针对新型钢板剪力墙的结构设计问题做简要的说明。     

地震作用下框剪结构中剪力墙的最佳数量及抗侧刚度优化的数学模型探析

在框剪结构中,剪力墙作为主要的抗侧力构件,它几乎承担了80％的风荷载和水平地震作用,剪力墙刚度（数量）的大小直接影响到结构的抗震性能及经济性能。如果刚度选择过小,结构将产过大的变形而不能满足使用要求：如果刚度选择过大,结构的自振周期相应会减小．地震作用相应也会增大．这样不仅使得上部结构内力变大,材料耗量也将增大．而且增加了基础的设计难度,基础造价相应提高,同时剪力墙过大．框架承担的水平作用也有所降低．但是在设计时．为了保证框架结构部分的安全．采用的设计剪力不能小于一定的限值,也就是说剪力墙再多,框架部分需要的材料也不能减少甚至可能会增加。因此,从抗震抗风角度看,剪力墙宜多设置为好;从经济角度看,剪力墙又宜少设置为好．这样的话也就存在剪力墙最优刚度的问题这是框剪结构优化设计的关键．     

节点刚度对钢框架-组合剪力墙动力特性的影响

采用有限元软件ANSYS对钢框架-组合剪力墙进行模态和反应谱分析,考察节点刚度对结构自振特性及多遇地震作用下动力性能的影响。结果表明,随节点刚度的增大,结构自振周期和楼层侧移减小,基底剪力增大,这种变化在节点铰接和刚接范围内较小,在半刚接范围内显著;在节点刚度相同的情况下,多遇地震作用下组合剪力墙和钢板剪力墙结构的抗侧能力相近;采用组合剪力墙的钢框架结构中,节点刚度对动力特性的影响不明显,使用半刚性节点更合理。     

基于OpenSees的预制开洞内嵌钢板装配式剪力墙抗震性能分析

针对装配式剪力墙结构中预制内墙构件存在的自重大、构件本身刚度大及由此带来的构件运输吊装压力大、节点连接要求高等问题,本文通过引入钢板剪力墙耗能部件的概念,开发出一种新型装配式剪力墙构件:预制开洞内嵌钢板装配式剪力墙.通过有限元分析程序Open Sees研究了该构件的滞回耗能能力,探讨影响其抗震性能的参数.分析表明,低剪跨比的剪力墙墙体开洞并在洞口内嵌薄钢板处理之后,结构的延性和滞回耗能相对于普通剪力墙有较大的提高,同时承载力同比降低幅度小于15%;内嵌钢板高厚比、墙体开洞口尺寸对该新型剪力墙构件抗震性能具有较大的影响;为使周边墙肢与内嵌钢板刚度匹配更好发挥钢板耗能能力,建议钢板高厚比不小于150;周边墙肢连梁设计成为壁式框架体系能提早发挥内嵌钢板的屈曲后拉力场,增加结构的耗能能力.     

装配式结构整体式内墙板连接优化与数值分析

文章总结了整体式内墙板的类型、与主体结构的连接构造及特征;针对现有装配式混凝土结构整体式内墙板连接设计与施工存在的突出问题,提出了2种改进的整体式内墙板连接构造方式,从设计和施工2个方面开展优化和改进,给出了此类施工精度控制要点;通过ABAQUS程序建立了带整体式内墙板的装配式剪力墙结构数值分析模型,研究了整体式内墙板采用不同连接构造方式对装配式剪力墙结构整体受力性能的影响,分析了极限承载力、刚度、破坏模式、应力分布规律等。研究结果表明:整体式内墙板的连接构造方式对装配式剪力墙结构的初始刚度和水平极限承载力有较大影响;整体式内墙板与装配式混凝土剪力墙采用合理的梁挂板接筋连接或U型钢卡螺栓连接方式安全可靠,其整体结构均能满足抗震规范的延性要求。研究成果可为整体式内墙板在装配式混凝土结构中推广和应用提供科学依据。     

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.     

预制外墙挂板-剪力墙结构抗震性能试验

为研究预制外墙挂板对钢筋混凝土剪力墙结构抗震性能的影响,进行了6个单层双肢剪力墙足尺试件的拟静力试验.通过对比试件的受力过程和破坏形态,研究预制外墙挂板-剪力墙结构的受力机理和抗震性能、外墙挂板对剪力墙抗侧刚度的影响以及轴压比的不同是否会影响外墙挂板对剪力墙抗侧刚度的贡献作用,验证外墙挂板与剪力墙之间连接构造的合理性.研究结果表明:带有预制外墙挂板的剪力墙试件的承载力和延性均高于纯剪力墙试件;在一定范围内,轴压比越大,外墙挂板对剪力墙抗侧刚度的影响越小;外墙挂板与剪力墙之间的平面外连接是否可靠,有待进一步分析研究.     

底层框架房屋抗震设计应注意的问题

在底框抗震设计时,应注意楼房的总层数、总高度、底层抗震墙的最大间距问题,对剪力墙的布置要"均匀、对称、周边、分散",对开洞口的剪力墙在结构计算输入时,要根据开洞率的大小确定输入方式,通过构造措施调整刚度比;侧移刚度比小于1.0时要采取一定的处理措施,对底框结构还要采取抗震构造措施.     

断层剪力墙框剪结构地震作用的时程分析

采用杆系-层间模型和弹性时程分析法对不同高度和结构刚度特征值的断层剪力墙框剪结构进行动力分析.该法与振动台实验结果对比,吻合较好.设定了最大层间位移角θmax为可中断剪力墙的条件.计算表明:随着刚度特征值的增加,可中断剪力墙的高度随之增加.给出了两者之间的表达式;结构高度对中断剪力墙高度的影响较小.     

层高和墙厚对高层建筑剪力墙数量的影响

运用有限元结构软件SATWE通过对工程实例计算分析,研究高层建筑剪力墙结构的层高和墙厚变化对剪力墙数量的影响,得出一些参建议.考虑了层高、混凝土强度等级、墙厚三个因素对结构的影响,定量地分析了剪力墙的抗侧刚度与各个参数变化的关系以及结构自振周期、刚重比、地震剪力等这些力学特性参数的变化规律;同时,还通过调整剪力墙墙厚与层数变化来控制结构最大层间位移角不变来研究结构抗侧刚度与墙厚和层数的关系.