地震作用下高厚比对钢板剪力墙影响分析

考虑钢板的高厚比在地震作用下对多层钢板剪力墙的影响,采用有限元法建立了四层单跨钢板剪力墙和四层三跨钢框架-钢板剪力墙抗侧力分析计算模型,对钢板剪力墙进行了应力和位移的分析.结果表明,钢板的高厚比对结构的抗震性影响较大;四层三跨钢框架-钢板剪力墙结构比四层单跨钢板剪力墙结构的抗震性能好;建议一般情况下,多层单跨钢板剪力墙钢板高厚比的取值为λ=200 ～ 300,多层多跨钢板剪力墙钢板高厚比的取值为λ=200～400.     

钢框架双钢板内填混凝土剪力墙结构滞回性能试验研究

为了研究钢框架双钢板内填混凝土剪力墙结构(SFSCSW)的滞回性能,设计了单跨2层半、缩尺比为1∶3的SFSCSW试件,并对试件进行了的低周反复加载试验,研究了试件在循环荷载作用下的破坏模式、变形能力、耗能能力,得到了试件的滞回曲线、骨架曲线、刚度退化曲线、承载力降低系数曲线、延性系数等.试验结果表明:钢框架双钢板内填混凝土剪力墙结构承载能力高、抗侧刚度大,具有较好的延性和较强的耗能能力;在水平荷载作用下,剪力墙底部墙角外鼓,柱脚翼缘部分屈曲,剪力墙结构发生压弯破坏;钢框架双钢板内填混凝土剪力墙试件1层的层间刚度比2层大,侧向变形比2层小;钢框架双钢板内填混凝土剪力墙结构刚度退化平缓,同一位移加载,承载能力减小程度有限;钢框架双钢板内填混凝土剪力墙结构试件的剪切变形较小.     

SPSW对钢框架结构体系抗震性能影响分析

利用有限元分析软件SAP2000建立了6层钢框架和钢板剪力墙（SPSW）厚度不同的钢框架一钢板剪力墙平面模型,分析了两种结构体系在8度罕遇地震作用下的地震响应,从抗侧力、自振周期和动力时程分析结果中结构的顶点位移、最大层间位移角方面比较厚度不同的SPSW对钢框架结构体系抗震性能的影响。结果表明：SPSW可以显著提高钢框架结构的抗震性能,且随着SPSW厚度的增加,结构的顶点位移逐渐减小;当厚度为8～16mm时钢框架和SPSW的协调变形能力表现效果最佳。     

钢框架-钢板剪力墙用于抗震设计的层间剪力分布

钢板剪力墙作为一种良好的多高层抗侧力体系,具有较高的侧向刚度、延性及塑性耗能能力,适用于高烈度地震区,应用前景广阔。基于钢板剪力墙的双向等效拉杆时程分析模型,利用SAP2000有限元分析软件,采用动力非线性分析方法,通过对钢框架-钢板剪力墙结构在地震作用下非线性动力分析结果的研究,定义了地震倾覆力矩比例系数βi,然后利用回归分析确定了βi表达式中指数b的最优取值,最后由βi提出了适用于抗震设计的钢框架-钢板剪力墙结构的层间剪力分布公式,并给出了公式的拟合误差。     

CFST框架-SPWS结构的地震响应分析

对一按8度抗震设防的钢管混凝土框架-带竖缝钢板剪力墙结构(简称CFST框架-SPWS结构),基于LS-DYNA有限元程序对其进行了常遇地震作用下的动力响应分析,及罕遇地震作用下的倒塌分析.同时,进行了无带竖缝钢板剪力墙的框架结构在相应地震作用下的动力响应分析及倒塌分析.对比分析结果表明:钢管混凝土框架-带竖缝钢板剪力墙结构具有良好的抗震性能,在较高水平地震作用下,其结构局部破坏总是先于钢板剪力墙中出现,从而阻止或延缓了结构其他部位的破坏;钢管混凝土框架-带竖缝钢板剪力墙结构的抗倒塌能力明显强于不带钢板墙的结构,且在相同的地震作用水平下,有剪力墙结构的层间侧移明显小于无剪力墙结构.     

P-BRW体系整体结构模型抗震性能分析

柱贯通型梁端铰接钢框架屈曲约束钢板剪力墙(P-BRW)体系是一种新型抗震结构体系,其受力明确,构造简单,更适合工业化建造的要求。采用有限元分析软件对一幢15层的高层建筑整体结构模型进行了不同地震设防烈度罕遇地震作用下的抗震性能研究,分析其自振特性、楼层位移、层间位移角、塑性出铰机制等性能指标。结果表明:P-BRW体系整体结构可以最大程度的发挥屈曲约束钢板剪力墙的耗能能力;在8度(0.2g)及以下设防烈度罕遇地震作用下,铰接钢框架的梁柱均处于弹性阶段,屈曲约束钢板剪力墙体系屈服而不屈曲,满足"小震不坏,中震可修,大震不倒"的设计原则;但在8度(0.3g)设防烈度罕遇地震作用下,底层柱端会形成塑性铰,不满足抗震设防要求。     

钢板剪力墙振动台试验的等效模型

为解决钢框架钢板剪力墙结构振动台试验缩尺模型中的剪力墙钢板厚度过薄的问题,依据结构初始抗侧刚度或承载能力等效的原则,提出中心支撑和I形钢板剪力墙两种等效模型,采用数值分析的方法,通过有限元软件ABAQUS建立精细化模型,对原型结构的钢板剪力墙和等效模型的刚度与承载力等抗震性能进行了对比分析。研究结果表明：两种等效替代模型均具有良好的耗能能力,能够在抗侧刚度或承载能力方面满足原型结构的等效设计要求,解决了模型结构中剪力墙钢板厚度小的难题;中心支撑等效方案仅可实现剪力墙的刚度或承载力单目标等效,而I形钢板剪力墙可以通过控制开洞口的尺寸,实现其刚度和承载力同时等效,为钢板剪力墙振动台试验模型的等效替代提供了参考。     

黄龙体育中心动力弹塑性时程分析

以黄龙体育中心为例探讨抗震设计对结构稳定性的作用。工程采用框架-剪力墙结构,局部采用跨层预应力混凝土桁架结构,屋盖采用空间钢网格结构。运用现行结构抗震理论和有限元分析,对该结构进行了动力时程和静力弹塑性分析。分析表明:该结构整体抗侧刚度较好,具有较好的抗震性能。     

地震作用下钢框架混凝土核心筒组合结构体系的抗震性能

钢框架-混凝土核心筒组合结构体系是外框架采用钢结构,内筒采用混凝土剪力墙结构,形成钢框架-混凝土内筒体系。采用ANSYS有限元软件对25层钢框架-混凝土核心筒组合结构体系进行地震作用下的地震响应分析和稳定性分析,得到数据结果表明,该结构体系抗震性能比纯钢框架架结构的抗震性能更加优越。     

基于性能的钢框架-钢板剪力墙塑性优化设计思路

为充分发挥钢框架-钢板剪力墙结构的抗侧移能力和承载能力,实现高层建筑要求的双重抗侧力体系和多道抗震设防的要求,需要设计出一个拥有合理破坏模式和耗能良好的结构.传统设计思路多要进行多次人工假定和修正,即使优化也多是针对单一的性能目标或是单一的方向进行,加上人工假定和修正的效率低下,难以在较短时间内获得符合结构多性能目标的全局最优解.文中从结构的优化设计角度出发,以结构的性能为目标,在钢板剪力墙简化计算模型基础上,将钢框架-钢板剪力墙的塑性设计问题转化为一个多目标优化问题,即利用高效的优化算法优选出一个合理的钢框架-钢板剪力墙结构,之后将这个优选模式通过深度学习的方式生成一个可进行钢框架-钢板剪力墙结构优化设计的BP神经网络.上述优化思路能减少基于分析软件和人工调整的繁复工作,加快和简化钢框架-钢板剪力墙的设计过程.     

新型梁柱-钢管混凝土板柱混合结构试验研究

新型梁柱-钢管混凝土板柱混合结构的特点是钢管混凝土柱-板节点处只承担竖向荷载,不出现或者出现较小的不平衡弯矩,同时提高节点抗侧移能力,避免地震时楼板发生冲切破坏,水平荷载则全部由抗震墙和梁柱框架承担.通过1个1/2比例钢筋混凝土梁柱-钢管混凝土柱无梁楼盖异型板(跨数少于3跨)结构模型试验,研究其在受竖向均布荷载和水平荷载作用下结构的受力性能.试验结果表明,楼盖系统的竖向承载力超出设计荷载的2倍以上,具有较高的安全储备;在重力荷载产生的剪力与板抗冲切承载力的比值(gravity shear ratio,GSR)超过0.8时,弹塑性层间位移角限值不小于2.25%,满足中国《建筑抗震设计规范》(GB50011—2010)中大震下结构侧移的要求,优于普通的无梁楼盖系统.     

L形截面双钢板组合剪力墙受力性能有限元分析

双钢板组合剪力墙结构因其整体性好、刚度大、抗剪承载力高等优点而广泛应用于高层建筑,国内外学者对其进行了大量研究,研究主要集中在“一”字形和T字形截面形式,对L形截面形式研究较少。本文在已有试验的基础上,分析了L形截面双钢板组合剪力墙结构的受力特点,通过有限元软件ABAQUS对L形截面双钢板组合剪力墙分析建模,与试验结果进行了对比,结果表明有限元模拟与试验结果较吻合;然后通过有限元参数化建模,研究了轴压比、钢板厚度、钢板强度、混凝土强度、端部H型钢尺寸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,增加钢板厚度及端部H型钢尺寸、提高钢板强度及混凝土强度都会提高L形截面双钢板组合剪力墙承载力。其中钢板厚度及在无翼缘腹板处增设H型钢是影响承载能力的主要因素。最后,对L形截面双钢板组合剪力墙的设计轴压比建议不宜大于0.4。     

Lateral stiffness of steel plate shear walls

The steel plate shear wall system has been used in a number of buildings as an innovative lateral force resistant system.Openings often exist in the steel plate shear walls due to the various functional requirements of structures.These openings may negatively impact the lateral stiffness of steel plate shear walls.Therefore,an experimental research was instituted to investigate the seismic behavior of steel plate shear walls,with and without openings.The experimental results showed that steel plate shear walls have the satisfying seismic behavior,and,as expected,the strength and stiffness characteristics of the walls were reduced due to openings.Then a single-story wall panel FE model and an analytical deep beam model are developed in order to find the critical factors dominating the thickness reduction coefficient of wall panels with the opening.Furthermore,extensive parametric analysis is conducted to derive a simplified formula for the determination of the thickness reduction coefficient of wall panels with the opening for substituting solid wall panels with reduced thickness for actual wall panels with the opening.Finally,the design method for calculating the lateral stiffness is verified by some experimental programs and recommended for the routine practice of steel plate shear walls.     

平面L型钢框架-剪力墙结构扭转效应研究

针对L型平面钢框架—钢板剪力墙结构建立16层剪力墙连续布置、顶层间断布置和20层剪力墙连续布置、顶层间断布置4种有限元模型。通过反应谱分析得出不同模型的层间位移、层间位移角、周期比、位移比。对比分析上述指标,结果表明:结构的层数、钢板剪力墙的布置和数量对结构扭转均有影响;单、双向水平地震作用对结构的影响相当。     

正六边形蜂窝型空腹楼盖混凝土板的有效宽度计算

为便于工程简化计算,将混凝土楼板和下空腹钢结构梁运用刚度等效原则简化为钢结构梁,利用有限元方法分析了正六边形蜂窝型空腹夹层板楼盖和刚度等效钢结构楼盖在竖向荷载作用下的静力特性,通过对比分析,研究了不同混凝土楼板参与宽度的竖向挠度,计算出钢-混凝土组合结构混凝土楼板的有效宽度,并分析得出的混凝土板有效结构宽度与混凝土板厚度和钢-混凝土组合结构厚度间的关系。研究结果表明：正六边形蜂窝型空腹夹层板楼盖结构的抗弯刚度随剪力键高度的增加而加大,上翼缘混凝土板有效结构宽度随剪力键长细比的增加而减小;混凝土板有效结构宽度随自身板厚的增加而增加,近似为线性增长。     

装配式两边连接钢板剪力墙节点抗侧性能试验研究与分析

为了将钢板剪力墙体系与新型全装配式钢结构体系结合起来,提出了一种适用于装配式高层钢结构的两边连接间断式盖板钢板剪力墙连接节点(discontinuous cover-plate connection,DCPC),并对此节点的构造与设计方法进行了研究.通过改变内嵌墙板厚度、连接螺栓数目及接触面摩擦因数设计加工了4组试件,并对其进行了静力加载试验和有限元分析对比.研究表明:增加螺栓个数可有效提高试件的滑移荷载,有效提高节点初始刚度,但增大了节点连接螺栓的预紧力损失,同时连接盖板与底板的残余变形也较大;增大试件接触面的摩擦因数可有效增大试件的极限抗侧承载力,但对螺栓预紧力的影响不大;螺栓预紧力的损失量随着内墙钢板的宽厚比和有效高跨比的减小而增大;内嵌墙板在破坏前拉力带充分发展,位移延性系数满足抗震设计要求,属于延性破坏;DPCP不仅具有良好的传力性能,而且便于加工与装配,同时保证了装配式钢板剪力墙的震后可修复功能.     

墙趾可更换竖波钢板剪力墙抗剪承载力

针对钢板剪力墙在地震作用下墙趾容易出现应力集中,导致剪力墙局部屈曲和脆性破坏的问题,设计墙趾可更换竖波钢板剪力墙,即在剪力墙墙趾塑性区安装耗能阻尼器. 通过拟静力试验将墙趾可更换竖波钢板剪力墙与传统竖波钢板剪力墙的抗震性能进行对比. 研究墙趾可更换竖波钢板剪力墙的破坏模式、滞回性能、延性和耗能能力、强度和刚度退化以及墙趾阻尼器的可更换性. 试验结果表明：与传统竖波钢板剪力墙相比,墙趾阻尼器的安装不仅可以显著提升墙趾可更换竖波钢板剪力墙的抗侧刚度,也能进一步加强其抵抗面外失稳的能力. 利用ABAQUS有限元软件详细讨论墙趾可更换竖波钢板剪力墙波形钢板厚度、波角、阻尼器腹板厚度对抗剪承载力的影响,并给出墙趾可更换竖波钢板剪力墙的抗剪承载力计算公式.     

混凝土空间框剪结构的抗震试验与分析

开展了3个混凝土单层空间框剪结构模型的拟静力试验,考察了它们在楼板参与作用下的破坏过程,并与弹塑性分析结果进行了对比,探讨了楼板对抗侧力构件剪力分配的影响。试验和分析结果表明：1）框架梁总体上破坏较晚且破坏程度明显小于剪力墙和框架柱;2）水平荷载作用下剪力墙附近楼板损伤较大,该处楼板钢筋承受较大拉应力;3）考虑实际楼板作用和忽略楼板作用相比,前者情况下框剪结构所能承受的最大水平荷载有所增大,同时剪力墙在所有抗侧力构件中的贡献比例也有所提高;4）具有相同横截面积和配筋的不同位置框架柱所承受的剪力总体上相差不大。     

钢管混凝土剪力墙钢板耗能键的参数设计

为了分析钢板耗能键的厚度、布置间距和跨高比对钢管混凝土剪力墙的影响,通过采用ABAQUS有限元分析软件,在低周往复荷载下,建立与试验对应的有限元模型.对不同参数试件进行了数值模拟分析,得出了不同参数的应力云图及骨架曲线.结果表明,钢管混凝土剪力墙的承载力和刚度与钢板耗能键的厚度、布置数量成正比,与跨高比成反比;该组合结构的延性随钢板耗能键厚度的增加、布置数量的增多而减小,随跨高比的增大而提高,为工程实践的参数设计提供了参考.