栓钉连接双钢板-混凝土组合剪力墙抗剪性能数值分析

双钢板-混凝土组合剪力墙结构是一种新型高层建筑抗侧力构件,具有良好的应用价值和发展前景。根据其他学者的试验结果,结合相关文献中连接件的剪切滑移公式,拟合得出抗剪栓钉的剪力-滑移关系,并通过有限元软件ANSYS建立了双钢板-混凝土组合剪力墙的有限元模型。以分析组合剪力墙的剪切性能为目的,采用相关假定简化模型并与已有试验结果对比,验证有限元模型的合理性。采用验证过的有限元模型进一步对双钢板-混凝土组合剪力墙的抗剪性能进行非线性分析,研究抗剪栓钉间距、钢板厚度、混凝土板厚度、混凝土强度等级及组合剪力墙跨高比等主要参数的影响。数值结果表明,钢板、混凝土板厚度以及混凝土强度对双钢板-混凝土组合剪力墙的抗剪承载力的影响最显著,而栓钉间距会影响组合剪力墙的受剪破坏模式。     

加劲板连接双层钢板混凝土剪力墙抗剪承载能力分析

加劲板连接双层钢板混凝土剪力墙是一种新型结构形式的组合剪力墙。为了研究加劲板连接双层钢板混凝土剪力墙的抗剪性能,采用ABAQUS有限元程序对其进行有限元模拟分析。分析了加劲板间距、跨高比、两侧钢板厚度和内填混凝土板厚度等参数对这种剪力墙抗剪性能的影响。分析结果表明:加劲板连接双层钢板混凝土剪力墙承载力高;跨度和钢板厚度是影响加劲板连接双层钢板混凝土剪力墙的主要因素,随着跨高比、钢板厚度的增大,承载力明显提高;最后基于承载力叠加原理提出加劲板连接双层钢板混凝土剪力墙承载力计算公式。     

核电工程双钢板混凝土剪力墙面外受弯性能

为了研究核电工程双钢板混凝土组合剪力墙在面外荷载作用下的抗震性能,本文对6个剪力墙试件进行了低周往复荷载试验。制作的试件包括5个双钢板混凝土组合剪力墙试件和1个钢筋混凝土剪力墙试件。通过参数分析,研究了钢板厚度、竖向荷载和混凝土强度对双钢板混凝土组合剪力墙试件面外抗震性能的影响。试验结果发现:双钢板混凝土组合剪力墙试件具有良好的承载力和抗侧刚度,但比钢筋混凝土剪力墙在破坏阶段的延性要差。钢板厚度和竖向荷载都对双钢板混凝土组合剪力墙试件的面外抗震性能有较大影响,而混凝土强度对其影响不明显。利用ABAQUS有限元软件对双钢板混凝土组合剪力墙面外荷载试验进行了模拟,试件极限荷载的模拟结果和试验结果比较吻合。在试验和数值分析的基础上提出了双钢板混凝土组合剪力墙面外受弯承载力的计算公式,为核电工程双钢板混凝土组合剪力墙的设计提供参考。     

开缝和不开缝钢板混凝土剪力墙抗剪性能研究

为了避免钢板混凝土组合剪力墙中钢板出现剪切屈曲,同时也能调整结构的刚度,通过在钢板上开竖缝,基于ANSYS有限元程序,分析钢板边长比、高厚比及侧向混凝土板厚度对未开缝钢板混凝土组合剪力墙的极限承载力和刚度的影响;研究钢板边长比、高厚比、侧向混凝土板厚度及缝间小柱高宽比对开缝钢板混凝土组合剪力墙抗剪承载能力和初始刚度的影响,比较开缝和不开缝钢板混凝土组合剪力墙的抗剪性能.结果表明:混凝土板作为侧向约束的存在显著地提高了钢板混凝土剪力墙的极限承载力;钢板开缝后其极限承载力虽有所降低,但通过改变开缝特征调节了其极限承载力和初始刚度;边长比、高厚比和钢板开缝显著地影响剪力墙的极限承载力.     

拉结筋对内配钢板混凝土剪力墙组合作用影响的有限元模型分析

为研究拉结筋对内配钢板混凝土剪力墙的组合作用及承载力的影响,以2个带拉结筋的内配钢板混凝土剪力墙试验研究为基础,采用有限元软件ABAQUS建立了33个带拉结筋的内配钢板混凝土剪力墙有限元模型.通过与试验数据对比,在验证了有限元分析模型可行性的基础上,对带拉结筋内配钢板混凝土剪力墙的受力过程进行分析.主要分析组合墙的高宽比,配钢率,钢板局部长厚比,钢板强度,混凝土强度等参数对内配钢板混凝土剪力墙的组合作用、抗剪承载力及延性的影响.研究结果表明:当钢板与混凝土间无拉结筋时,由于钢板在屈服前发生局部屈曲,提高钢板的强度对内配钢板混凝土组合墙承载力提高不大;当内配钢板混凝土剪力墙的高宽比和配钢率不变时,随着钢板局部长厚比的减小,钢板与混凝土的组合作用率、抗剪承载力以及延性都随之提高;在内配钢板混凝土剪力墙的高宽比和钢板局部长厚比不变的条件下,随着配钢率的提高,剪力墙承载力提高,组合作用率却随之降低;配钢率的提高对高宽比为1.5的内配钢板混凝土剪力墙抗剪承载力的提高程度大于高宽比为2的剪力墙.     

两边连接钢板混凝土组合剪力墙简化分析模型

两边连接钢板混凝土组合剪力墙是指仅与框架梁相连的组合剪力墙,该剪力墙能够避免框架柱过早发生破坏,且布置灵活,可以在跨内分段布置,有利于门窗、洞口的开设以及结构刚度的调整.采用有限元方法对两边连接钢板混凝土组合剪力墙的力学性能进行了研究,给出了其抗剪承载力-位移关系的简化曲线,推导了初始刚度计算公式,回归得到承载力计算公式,建立了便于结构体系应用的两边连接钢板混凝土组合剪力墙简化分析模型-双向偏心支撑模型.通过模型计算结果与试验结果进行对比,验证了其正确性,为进一步分析由钢板混凝土组合剪力墙构成的结构体系提供了有效的简化方法.     

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.     

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。     

填充剪力墙梁柱式木框架混合结构抗侧力

为了研究填充剪力墙梁柱式木框架混合结构抗侧力性能,制作了两种梁柱框架节点,采用单调和往复加载的试验方法,对内填钢板螺栓连接和植筋连接梁柱式木框架节点的受力性能进行试验研究．采用SAP2000软件建立填充剪力墙梁柱式木框架混合结构的有限元分析模型,分析了混合结构的抗侧力工作机理和性能．研究结果表明:内填钢板销式连接框架节点初始阶段刚度近似为零;植筋连接框架节点具有较高初始刚度和承载力;木框架侧移变形能力是剪力墙的2～3倍,填充剪力墙梁柱式木框架混合体系的抗侧力承载力不能充分利用木框架的抗侧力承载力,出现明显的框架抗侧力滞后现象;混合体系抗侧力性能更加接近于剪力墙,可以按剪力墙的要求分析;混合结构抗侧力承载力为组成框架和剪力墙承载力之和,可以采用本文提出的理论分析模型计算．     

装配式槽钢组合梁中开孔钢板连接件力学性能

为研究新型装配式双拼槽钢-混凝土组合梁中开孔钢板剪力连接件(PSP剪力连接件)的力学性能,设计7组标准试件并开展推出试验,对比分析不同参数PSP剪力连接件的受剪承载力和破坏模式。利用ABAQUS非线性有限元模型对PSP剪力连接件的破坏模式和受力机制进行数值模拟,并与试验结果对比验证计算结果的可靠性。在此基础上,进一步分析开孔钢板厚度、开孔直径、混凝土强度、穿孔钢筋及连接件间距对PSP剪力连接件力学性能的影响。结果表明：除10 mm厚度的PSP剪力连接件外,所有4 mm与6 mm厚度的PSP剪力连接件均发生明显弯曲变形,试件破坏时连接件周围混凝土均出现斜向裂缝;开孔直径和穿孔钢筋对受剪承载力和抗剪刚度影响较小,而增加开孔钢板厚度、混凝土强度能提高剪力连接件受剪承载力和抗剪刚度;对于双排PSP剪力连接件,增大连接件间距能够显著提高单排PSP剪力连接件平均承载力,当间距为250 mm时,单排平均承载力达到单个PSP剪力连接件的91.2%。根据试验及有限元荷载滑移曲线提出装配式双拼槽钢-混凝土组合梁中单个PSP连接件荷载滑移曲线计算公式,为装配式双拼槽钢混组合梁的设计提供参考。     

剪压区和剪跨比对混凝土板受剪承载力的影响

为探究受拉纵筋屈服的情况下,混凝土板内支座控制截面的相对剪压区高度和板的剪跨比对其受剪承载力的影响,完成了4个混凝土板试件的受剪试验.试件由板、板端伸臂构件、板下柱以及底梁构成,试验借助板端伸臂构件在板端施加力偶,在预估斜裂缝起始位置的外侧施加竖向荷载,在竖向荷载和板端力偶共同作用下使板顶纵筋在斜裂缝与其相交处接近屈服...     

抗剪柱的抗剪性能试验研究

对三种不同构造形式的抗剪柱进行了试验研究,试验结果表明：抗剪柱是保证上、下层板共同工作的关键;预制抗剪柱与整浇抗剪柱比,抗剪刚度及抗剪承载力降低较多;目前预应力空腹楼盖结构体系的抗剪柱与下层板连接宜优先采用抗剪柱与下层板整浇的施工方式;为了验算的目的,文中给出了预制抗剪柱和整浇抗剪柱的本构模型。     

反复荷载作用下剪切板阻尼器的抗剪极限强度

为了使剪切板阻尼器具有稳定的滞回耗能特性,避免其腹板发生局部屈曲,提出了一种考虑翼缘抗弯承载力贡献的剪切板阻尼器抗剪极限强度计算公式,为剪切板阻尼器的设计与应用提供了参考.剪切板阻尼器作为消能减震装置应用于建筑和桥梁等工程结构,可有效减轻地震破坏作用.基于通用有限元程序ABAQUS,对反复荷载作用下单侧布置1、2或3对双向加劲肋的剪切板阻尼器进行了一系列的精细化有限元计算与分析.计算模型考虑了初始变形和残余应力两种初始缺陷,采用修正双屈服面模型描述反复荷载下的钢材料本构关系.研究结果表明,翼缘所承担的剪力约占总抗剪承载力的13%~28%,设计时不能忽略.     

剪切速率对环形桩孔抗剪强度的影响

为了研究环状桩孔的力学性质,以某矿风井检查孔的黏土为研究对象,采用智能电动四联直剪仪进行了室内直剪试验,探讨了剪切速率对黏土剪应力-剪切位移曲线的影响,分析了内摩擦角、黏聚力随剪切速率的变化关系.试验结果表明:剪应力随着剪切速率的增加而增加,黏聚力、内摩擦角与剪切速率的关系可以通过一元二次多项式来拟合,提出了抗剪强度与剪切速率、竖向压力的两元回归计算模型.     

新型装配式剪力墙摩擦抗剪机理

为解决典型装配式剪力墙破坏及耗能较差的问题,提出一种“螺栓-U型槽钢”摩擦型水平连接装置,将其与钢筋混凝土剪力墙集成,构成新型装配式剪力墙。在已有新型装配式剪力墙抗震性能试验的基础上,采用有限元软件ANSYS研究该水平连接装置的摩擦抗剪机理。通过参数分析方法,并基于库仑摩擦定律推导建立了摩擦抗剪承载力计算公式。结果表明,“螺栓-U型槽钢”摩擦型水平连接装置的摩擦抗剪机制明确,剪力在水平连接处的传力路径表现为螺杆与U型槽钢弧形螺孔之间的接触与分离状态;所建摩擦抗剪承载力计算公式计算精度良好,计算结果与试验结果最大误差仅为3.04%。     

四边简支开缝钢板剪力墙抗剪静力性能研究

采用ANSYS软件分析了四边简支的钢板剪力墙和开缝钢板剪力墙在静荷载作用下的力学性能,及影响其极限承载力和初始刚度的主要因素.分析了初始缺陷、边长比、宽厚比及缝间小柱的几何特征(缝间小柱高宽比和开缝宽度)对四边简支开缝钢板剪力墙极限承载力和初始刚度的影响;此外对四边简支的钢板剪力墙和开缝钢板剪力墙的抗剪静力性能进行了比较.     

剪切破坏的配筋砌块剪力墙失效判定准则

为建立基于受力状态的剪切破坏配筋砌体剪力墙的失效判定准则,以低周往复荷载作用下发生剪切破坏的290 mm厚配筋砌块剪力墙试验数据为基础,推导结构受力状态与外荷载之间的关系并给出相应的计算公式,通过分析构件在不同受力阶段的破坏机理,引入构件基于受力状态承载能力包络线的概念及相关计算方法.结合承载能力包络线与结构受力状态-荷载关系曲线,建立构件基于受力状态的失效判定准则,从而确定其开裂、失效和极限荷载.与试验的对比分析表明,本文建立的准则能够准确预测剪切破坏配筋砌块剪力墙的开裂、失效和极限荷载.该准则为结构分析和墙体失效荷载的确定提供了一种全新的途径,并拓展了试验数据的应用途径.     

无抗冲切钢筋的RC板柱节点受冲切承载力计算

为更精确地预测无抗冲切钢筋的钢筋混凝土(RC)板柱节点受冲切承载力,结合梁剪压破坏机理和修正压力场理论(MCFT),提出一种新的板柱受冲切承载力计算方法.首先,假定无抗冲切钢筋的RC板柱节点冲切荷载由上部剪压区混凝土提供的受剪承载力、斜拉区及受拉区中的骨料咬合力和钢筋的销栓作用共同承担;其次,分析剪压区和斜拉区及受拉区...     

不同抗剪模型下高强混凝土剪力墙数值模拟分析

基于修正斜压场理论和扰动应力场模型分别对不同剪跨比的高强混凝土剪力墙拟静力试验进行数值模拟,得到相应的滞回曲线和骨架曲线。与试验数据对比,结果表明：较之于修正斜压场理论模型,基于扰动应力场模型计算的PΔ滞回曲线与试验PΔ滞回曲线吻合更好,得到的破坏形态及裂缝分布图与试验基本相同。充分说明了基于扰动应力场模型的有限元数值模型能够较好地模拟循环荷载作用下的高强混凝土剪力墙构件的滞回特性。