四角两边连接防屈曲钢板剪力墙力学机制

为了保障降低框架柱刚度要求的同时,可以平衡防屈曲钢板剪力墙作为抗侧力构件和耗能构件的功能,本文提出了四角两边连接防屈曲钢板剪力墙。通过理论推导和数值模拟对四角两边连接防屈曲钢板剪力墙力学性能进行研究,给出了理论承载力和最小刚度表达式,分析了内嵌钢板与钢框架相互作用机制,阐述了四角两边连接防屈曲钢板剪力墙刚度和延型,研究了钢框架和内嵌钢板剪力分配规律。研究表明：四角两边连接防屈曲钢板剪力墙相较于四边连接防屈曲钢板剪力墙降低了边框柱刚度最低要求的40%;内嵌钢板承担了80%以上的剪力,当塑性铰完全形成之后,内嵌钢板与框架柱承担剪力比例趋于平衡;混凝土盖板的约束作用能够有效提高内嵌钢板承担剪力能力,混凝土盖板厚度大于40 mm,结构初始刚度和内嵌钢板承担剪力不再增加。因此,四角两边连接防屈曲钢板剪力墙具有良好的抗震性能,可以作为抗侧力构件应用于高层建筑抵抗水平荷载。     

屈曲约束开缝钢板剪力墙性能研究

通过分析四块屈曲约束开缝钢板剪力墙实验各参数,印证了对普通开缝钢板剪力墙所提出的初始刚度和极限承载力设计公式同样适用于屈曲约束开缝钢板剪力墙.由于面外约束构件的作用,屈服承载力应取开缝条带全截面屈服时刻而不是边缘屈服时刻.分析了第二刚度与第一刚度的相互关系,提出了屈曲约束开缝钢板剪力墙的双折线滞回模型.     

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.     

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.     

基于钢板弹性屈曲理论的组合墙轴压试验研究

为了研究核电工程涉及的超大厚度钢板混凝土组合墙体的整体性能及钢板的屈曲规律,基于3个不同的钢板弹性屈曲理论分析设计和实施了4个钢板混凝土组合墙轴压试验模型,试验中主要考虑距厚比参数的不同.分析了构件的破坏过程、荷载-位移曲线、钢板的荷载-屈曲曲线.分析结果表明:钢板的屈曲或屈服对试件整体刚度影响不明显;合理的栓钉布设能有效地保证钢板和混凝土协同工作,随着栓钉布设的距厚比变小钢板的屈曲应变和应力有所增大.在试验分析基础上,导出了组合墙体的初始刚度和极限承载力的经验公式,给出了适合组合墙体钢板弹性屈曲应变计算的理论公式.     

两边连接钢板剪力墙试验与理论分析

通过对仅与框架梁连接的两边连接钢板剪力墙在往复荷载作用下的试验,探讨了其滞回特征和耗能能力.结果表明该类剪力墙具有较高的初始刚度和承载力,受荷后期沿对角线形成拉力带,利用屈曲后性能承担荷载并耗能,具有稳定的耗能能力,延性系数超过5.0,符合现行国家规范的设计要求.采用有限元分析方法研究了钢板高厚比和跨高比对骨架曲线的影响,提出了便于应用的骨架曲线简化模型和计算方法.     

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.     

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.     

波纹钢板剪力墙结构的抗侧性能分析

利用有限元分析软件ABAQUS,对16个单层波纹钢板剪力墙结构进行弹性屈曲分析和非线性推覆分析,研究其在侧向荷载作用下的工作机理和抗侧性能,并探究了波纹几何参数对波纹钢板剪力墙结构屈曲性能和抗侧性能的影响规律.研究结果表明:与平钢板剪力墙相比,波纹钢板剪力墙具有较高的弹性屈曲临界荷载以及抵抗竖向荷载的能力,同时也具有良好的抗侧性能;随着宽高比的增加、高厚比的降低,波纹钢板剪力墙的初始抗侧刚度和极限承载力均提高;随着波纹钢板波幅的增加,极限承载力增大,初始抗侧刚度的变化较小;波纹钢板波长的增加对极限承载力以及初始抗侧刚度的影响均较小.     

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.     

四边连接组合钢板剪力墙简化模型

在纯钢板墙条带模型的基础上,提出一种适用于组合墙计算的等效拉-压杆模型.拉杆考虑钢板的受拉条带区的作用,组合压杆考虑钢板在混凝土板约束作用下的受压条带区的作用.对初始缺陷和压杆的刚度系数进行参数分析,并推导理论计算公式,由计算公式和试验数据分别确立模型的骨架曲线和滞回规则.将提出的简化计算模型用于自编的FORTRAN程序中,得到简化模型的计算滞回曲线.对单跨单层的组合墙试验进行滞回曲线的计算,计算结果与实测数据符合良好,说明提出的简化计算模型以及推导的计算公式适用于组合钢板剪力墙.     

三边约束受剪钢板力学特征研究

以框架短肢钢板剪力墙结构中的三边约束、一边弹性约束的受剪钢板墙体为研究对象,采用理论分析及物理试验的方法对其力学特征进行了分析研究.基于四边约束板的对角线屈曲模型,分析了三边约束、一边弹性约束的钢板力学特征.通过简化模型,建立了三边约束受剪板的抗剪承载力的计算公式,在此基础上推导出钢板斜向拉力带倾角与角钢弹性约束刚度的...     

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。     

外置金属阻尼器的新型自复位约束砌体墙抗震性能研究

研制了一种同时布置体内无黏结预应力筋和外置金属阻尼器的新型自复位约束砌体墙,通过拟静力试验研究了该自复位墙在低周反复荷载作用下的滞回性能,重点探明了预应力筋初始预应力、金属阻尼器屈服荷载大小对其耗能性能的影响,最后基于试验结果建立了数值分析模型.研究表明:该自复位约束砌体墙滞回曲线呈"旗形",在较大位移下未出现明显的损伤,且在加载及卸载过程中没有明显的强度和刚度退化;随着预应力筋初始预应力的增加,墙体的自复位性能增强,但其耗能能力会降低;随着金属阻尼器屈服荷载的增大,墙体的耗能能力增强,但会产生少量的残余变形;数值模拟结果与试验结果吻合较好,表明本文所提出的分析模型能较好地模拟该自复位约束砌体墙的力学行为.     

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.     

混凝土剪力墙结构静力非线性分析的弯剪模型及实现

为发展剪力墙结构的精细化非线性分析方法,对剪力墙静力非线性分析方法及实现技术进行了系统研究.首先基于钢筋混凝土薄膜元软化桁架理论,考虑弯曲和剪切的耦合,在对约束边缘构件混凝土数值模型比较的基础上,提出了混凝土实体墙的数值模型.然后对比数值分析与已有试验数据的荷载位移关系,发现二者符合较好,表明该方法能反映结构整体受力性能.最后通过对连梁数值模型和整体建模方法的研究,提出了开洞混凝土墙体静力非线性分析的模型和方法,数值仿真结果与已有的联肢墙试验结果的荷载-位移曲线对比表明,二者的初始刚度以及初始转折点位置符合良好,极限承载力接近,分析曲线能够较好地反映实际双肢墙荷载位移发展的总体趋势.     

双钢板-混凝土组合墙局部屈曲性能试验

进行了4片双钢板-混凝土组合墙轴向受压试验,分析钢板强度和距厚比(抗剪连接件间距与钢板厚度比值)对外钢板局部屈曲位置、临界荷载、破坏类型的影响规律。结果表明:在竖向的2个连接件和4个连接件中部位置的钢板容易发生屈曲,且钢材强度越高,防止试件发生屈曲先于屈服局部弹性屈曲破坏的距厚比限值越小;距厚比仅对构件的破坏类型、局部屈曲的临界荷载影响较大。在试验研究基础上,采用理论分析,推导了防止钢板发生局部弹性屈曲破坏的距厚比限值公式,并采用国内外试验研究数据和数值模拟分析方法对公式的适用性进行验证,进一步修正了防止双钢板-混凝土组合墙发生局部弹性屈曲破坏的距厚比限值设计公式。     

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.     

混凝土梁侧锚固钢板受压屈曲特性的数值模拟

采用ABAQUS软件进行参数分析,研究了梁侧锚固钢板加固混凝土梁中钢板屈曲特性受不同屈曲限制措施的影响及其变化规律.结果表明:受压钢板屈曲特性对初始几何缺陷不敏感;增大钢板厚度能提高试件屈曲承载力;减小钢板受压区螺栓间距和配置截面更大的纵向加劲肋不仅能有效提高屈曲承载力,还能有效约束侧向起拱;配置横向加劲肋对提高屈曲承载力无明显效果;纵向加劲肋对屈曲承载力的加强效果可分解为加劲肋自身屈服承载力及其对受压钢板的屈曲约束两部分,并可通过拟合公式较准确地进行计算.     

刚性基底弹性转动约束矩形板各受载条件下屈曲分析

为探究对于刚性基底上边界不同弹性转动约束刚度矩形板的单侧屈曲行为,研究了在刚性基底上弹性转动约束矩形薄板四边受线性压力和均布剪力屈曲的问题.采用Rayleigh-Ritz法,依据不同受载情况的屈曲形变提出合适的挠曲面函数,由板屈曲时能量的变分推得临界屈曲荷载理论解.运用相关性稳定验算公式,获得薄板在弯-剪复合应力下的屈...