开洞钢板剪力墙的抗侧刚度分析

钢板剪力墙作为一种新型抗侧力结构体系,墙板开洞对钢板剪力墙结构体系的抗侧力行为具有重要影响。抗侧刚度和抗侧承载力是设计中最为关心的两项基本性能,该文重点研究墙板开洞对抗侧刚度的影响。首先介绍了3个钢板剪力墙试件的低周往复荷载试验,试验表明钢板剪力墙试件抗震性能优越,开洞会影响试件的抗侧刚度和抗侧承载力。随后,建立了钢板剪力墙结构的壳-实体精细有限元单层模型,研究了影响抗侧刚度的关键因素。在此基础上,通过大量数值计算和参数分析,提出了用于计算开洞墙板厚度折减率的简化计算公式,建议结构体系建模时以折减厚度的不开洞墙板代替实际厚度的开洞墙板,计算公式和精细有限元计算结果进行充分对比,具有良好的精度。最后,采用考虑剪切变形的悬臂梁理论和该文建议的厚度折减率简化计算公式对国内外一些不开洞与开洞钢板剪力墙试验进行验证,理论结果与试验结果吻合良好,该文建议的开洞墙板厚度折减率公式与抗侧刚度理论计算模型具有较高的精度,可供工程设计参考。     

带自复位耗能支撑钢板剪力墙墙板受力性能研究

提出一种由自复位耗能支撑和两边梁连接墙板组成的带自复位耗能支撑钢板剪力墙,对其构造及滞回性能进行介绍。建立有效的有限元分析模型,对两边梁连接墙板在往复荷载作用下的受力性能、受压承载力及墙板对整体滞回的影响进行研究。结果表明,墙板滞回曲线存在捏缩现象,且墙板内产生的屈曲半波越多,捏缩越严重。墙板的平面外变形随宽高比的增大而增大,随高厚比的增大而减小,且受宽高比影响更大,在侧向力作用下,墙板内形成局部拉力带。建立了用于计算墙板内受压应力和受压承载力的公式,当支撑水平剩余恢复力大于墙板受压承载力时,带自复位耗能支撑钢板剪力墙在支撑恢复力的作用下具有很好的复位能力。     

基于抗剪承载能力设计的多层钢板剪力墙抗震性能试验研究

通过基于剪力墙板“屈服前屈曲”抗剪承载力设计准则设计的钢框架-薄钢板剪力墙原型结构,按1/4缩尺设计的三层试件进行水平低周反复荷载试验,得到了多层薄钢板剪力墙结构在水平荷载作用下的抗侧刚度、结构耗能、水平剪力和倾覆力矩在钢框架与剪力墙板之间的百分比分配、剪力墙板平面外位移及主拉应力的倾角,结果表明:结构的水平抗侧刚度随着荷载加载等级的增加而逐渐减小,但减小的幅度却越来越小;试件的耗能能力很强,结构在最后一级加载循环时消耗了6.7倍的屈服能;各层的耗能量随着加载位移的增加而逐渐变大,二层的耗能量最大,顶层次之,底层最小;在结构处于第1级加载的弹性状态时,剪力墙板承担的水平荷载比例约为60%~65%,钢框架承担的倾覆力矩比例约为80%;剪力墙板的主拉应力倾角变化范围为30°~51°。     

钢筋混凝土错列剪力墙结构的构造要求分析

首先分析钢筋混凝土错列剪力墙结构对截面的尺寸要求、然后分别对错列剪力墙结构中梁、柱、墙板和楼板的构造要求进行分析。     

密肋复合墙板支撑框架结构自振周期计算方法

密肋复合墙板支撑框架结构是由框架与其内部嵌入的密肋复合墙板组成的一种双重抗震结构,框架内部嵌入复合墙板所组成的受力构件,其变形特征不同于普通框架和剪力墙,由此导致结构的自振周期计算方法不能直接按照一般框架-剪力墙结构进行计算。本文以Timoshenko双变量梁理论及协同工作模型为基础,建立了复合墙板支撑框架结构的频率方程,结合边界条件导出了结构的自振周期计算公式,并给出了基本自振周期的近似计算方法。算例分析表明：复合墙板支撑框架结构自振周期受复合板抗剪刚度影响较大,且影响随着振型的增加而增大,高振型时复合墙板剪切变形的影响不可忽略;采用似计算方法计算基本自振周期的误差不大,可以满足工程计算精度要求。     

装配整体式剪力墙结构动力特性研究

根据相似理论,基于质量系统量纲推导了动力系统中各物理量的相似关系,并确定合适的相似常数。对12层剪力墙结构拆分,设计了模型材料配合比和模型结构预制墙板及连接技术方案,制作了一个1:5装配整体式剪力墙结构(MPCS)和一个现浇剪力墙结构(CIPS);通过振动台试验对比研究了装配整体式剪力墙结构的破坏形态、动力特性参数。结果表明:装配整体式剪力墙结构的裂缝形态及扩展顺序不同于现浇剪力墙结构,预制墙板上下接触面的水平裂缝为主要损伤形态之一,连梁端部形成塑性铰后,最终微裂缝形成于MPCS预制墙板的竖向连接部位结合面,而CIPS为剪力墙墙肢;连接部位接触面微裂缝的发展使MPCS的初始刚度和主频率较CIPS的下降明显;两模型结构阻尼比随加速度峰值增大而增大,变化范围为4. 2%～8. 2%;一阶振型曲线近似为"弯曲"型,随PGA增大逐渐外凸,且现浇结构在塑性阶段外凸更明显,而二阶振型相似。     

三层钢板剪力墙结构静力推覆试验研究

通过按照我国相关规范设计的三层钢框架-钢板剪力墙结构在水平单调荷载作用下的静力推覆试验研究,得到了结构的破坏模式、底部剪力与顶点位移及层间位移曲线、剪力墙板的平面外变形、承载力和延性。结果表明:试件在水平设计荷载时,墙板没有出现屈曲,结构保持完全弹性;二层剪力墙板右下角最先达到受拉屈服,但当荷载加载到后期,底层剪力墙板出现的平面外变形最大;试件在达到极限承载力之后,强度下降非常缓慢,结构具有良好的塑性变形能力,位移延性系数为5.24;试验终止时,二层的层间变形最大,层间位移角达到了0.0447rad,柱脚翼缘出现两个半波状的局部屈曲变形,腹板受压鼓曲。     

小高层住宅剪力墙设计的注意事项

随着经济和社会的发展,高层建筑逐渐成为现代建筑的发展趋势。剪力墙结构,由于其具有整体性好,侧向刚度大,抗侧力性能好的特点,而且没有梁,柱等外露与凸出,便于房间内部布置,使其被广泛应用于高层钢筋混凝土房屋中。但是,随之而来的是我们发现这些剪力墙结构小高层在施工质量上还存在着一些质量通病,主要表现为剪力墙板混凝土成型质量差、混凝土实体回弹检测强度不高等。本文结合2001版《规范》等资料,论述了底层框剪结构的设计应注意事项。     

结构抗震消能控制的试验与应用研究

为了改善高层剪力墙结构的抗震性能,根据结构控制的原理提出了一种新型剪力墙—沿竖向消能的带竖缝剪力墙。首先,进行了竖缝处消能装置的剪切—摩擦试验,研究了这种消能装置的受力机理和消能机理,给出了荷载—位移骨架曲线的理论计算方法。其次,进行了带有此消能装置的一层带竖缝剪力墙和普通实体墙的低周反复荷载试验,对比研究了这两类剪力墙的破坏机理和滞回特性,试验表明这种新型消能剪力墙具有良好的抗震性能。接着,讨论了这种剪力墙的消能计算方法。最后,介绍了消能剪力墙的一个工程应用实例。     

侧边加劲带缝钢板剪力墙滞回性能研究

带缝钢板剪力墙延性好、耗能能力强,是一种性能优良的新型抗震组件。采用数值模拟对边缘加劲带缝钢板剪力墙的滞回性能进行研究,系统分析了各种特征参数对墙板刚度、承载力及耗能能力等的影响,并在此基础上提出设计建议。分析表明:实现屈曲前屈服是带缝钢板剪力墙兼具高延性和高耗能能力的必要条件;减小缝间墙肢宽度与墙板高度之比,或增大缝间墙肢高度与墙板高度之比,将有利于墙板实现屈曲前屈服;随开缝参数不同,墙板的面外变形形态分为两类;增大肋板刚度比可显著增大发生整体失稳墙板的延性;在保证自身局部屈曲不早于墙板整体屈曲发生的前提下,为方便取材,加劲肋应首选与墙板同厚的钢板。     

水平拼缝部位增强叠合板式剪力墙抗震性能试验研究

叠合板式剪力墙在水平拼缝部位采用"等钢筋面积"连接时,水平地震作用下的弹塑性变形模式以"摇摆变形"为主,无法达到"等同现浇"的要求。为改善这一状况,提出在水平拼缝部位采用"强连接"的方式,即通过提高水平拼缝抗弯承载力,使构件的塑性部位转移至墙板内部,从而使其抗震性能更接近现浇混凝土剪力墙。该文进行了3个采用"强连接"的叠合板式剪力墙试件以及1个作为对比的现浇混凝土剪力墙试件的拟静力试验,研究了不同轴压比下水平拼缝弯矩超强系数对叠合板式剪力墙抗震性能的影响。结果表明:采用"强连接"叠合板式剪力墙试件的塑性变形出现在墙板内部基础插筋顶部附近和水平拼缝处两个部位,试件变形模式接近现浇混凝土构件,不再以摇摆变形为主;水平拼缝部位弯矩超强程度较大的试件,水平拼缝部位基础插筋屈服也相对较晚;相同轴压比的"强连接"叠合板式剪力墙试件延性和刚度退化情况与现浇混凝土试件相当,耗能能力高于现浇混凝土试件。     

论关于剪力墙抗震设计应用

目前,越来越多的小高层住宅楼拔地而起,剪力墙结构应用也越来越多。但是,随之而来的是我们发现这些剪力墙结构小高层在施工质量上还存在着一些质量通病,主要表现为剪力墙板混凝土成型质量差、混凝土实体回弹检测强度不高等。本文根据工程实际并结合2008版《规范》和其他相关资料,论述了底层框剪力墙结构的设计方法应注意的一些注意事项。     

装配式钢筋密网抗侧力墙板抗震性能试验研究及数值分析

提出一种新型装配式钢筋密网抗侧力墙板结构形式。为研究此装配式钢筋密网抗侧力墙板的抗震性能,制作足尺寸试件,通过拟静力往复加载试验获得滞回曲线,并通过滞回曲线对该墙板的滞回特征、骨架曲线、刚度退化曲线、耗能能力进行分析研究。试验结果表明:该墙板在层间角1/250时承载能力未出现明显下降;与钢筋为斜杆式结构的装配式抗侧力墙板试验结果进行对比,钢筋为密网式结构的抗侧力墙板表现出更好的承载能力、抗震耗能能力和稳定性,极限承载力提高约5.5%,消耗的总能量值提高约11%。采用ABAQUS软件对装配式钢筋密网抗侧力墙板进行有限元分析,模拟结果与实验结果基本吻合,与装配式钢筋密网抗侧力格构柱进行有限元分析对比,装配式钢筋密网抗侧力墙板抗震耗能能力提升33%。     

底部铰支自复位钢筋混凝土剪力墙设计与性能研究

为克服传统钢筋混凝土剪力墙在遭受较大地震时易发生墙脚压溃形成塑性铰等问题，减小结构残余位移，提出一种底部铰支自复位钢筋混凝土剪力墙。通过将传统剪力墙破坏严重的底部进行替换，上部墙板通过V型连接梁与基础铰接，两侧墙脚位置处布置具有双线性滞回特性的复位支撑，将墙板传递的内力解构，弯矩由复位支撑单独承受，在墙体底部形成弹性旋转约束的方式，实现了剪力墙较大弹性侧移，从而降低墙体损伤和残余位移。数值模拟分析了普通钢筋混凝土剪力墙（SW）和相同截面的自复位钢筋混凝土剪力墙（SC-SW）在低周往复荷载下的承载能力、耗能能力、变形能力及损伤分布。结果表明:SC-SW通过合理设计可达到与SW相同初始刚度和承载力，同时延性提高了26.52%；损伤水平明显小于SW，避免了以墙体塑性受损而吸收能量的耗能方式；残余位移明显减少，复位效果较好。     

钢筋混凝土剪力墙非线性分析单元模型

该文基于龙驭球院士研究组创建的带旋转自由度膜元和厚薄通用板单元构造理论,结合修正压场混凝土双轴本构模型,建立了一种新型钢筋混凝土剪力墙非线性有限元分析整体式壳元模型。在整体式壳元模型中,采用钢筋混凝土膜元模拟剪力墙墙板的面内刚度,采用厚薄通用板单元模拟剪力墙墙板的面外刚度,采用纤维梁元模拟剪力墙中的边缘构件。为了验证该模型,将该模型的数值分析结果和钢筋混凝土剪力墙试件的试验结果进行对比。结果表明:整体式壳元模型能够对弯、剪、压共同作用下的钢筋混凝土剪力墙的极限承载力及非线性弯曲、剪切耦合变形进行较为准确的预测。该壳元模型自由度少、单元计算精度高、收敛速度快且总计算量小,适合作为高层建筑结构在地震作用下非线性动力响应分析的钢筋混凝土剪力墙单元模型。     

浅析多层民用钢结构房屋的结构体系

常用的多层民用钢结构房屋的结构体系类型主要有框架体系、框架-支撑体系、框架-剪力墙体系、框架-核心筒体系,框架-墙板体系、以及上述结构体系的混合体系。主要介绍这些体系的结构。     

密肋复合墙-剪力墙混合结构水平位移计算方法研究

密肋复合墙-剪力墙混合结构是把密肋复合墙与剪力墙组合起来,形成的一种新型联合抗侧力结构,有效解决了密肋结构在7度及以上地震烈度区建造高度、应用范围受限的问题。本文对水平荷载作用下复合墙-剪力墙结构的位移计算方法进行研究：依据Timoshenko梁基本理论,将密肋复合墙视为弯剪型悬臂墙,同时考虑其弯曲变形和剪切变形,采用变形连续化方法建立了结构体系的位移微分方程,以常见倒三角形荷载为例推导了密肋复合墙弯曲变形、剪切变形和结构总水平位移的解析表达式。算例分析表明：复合墙-剪力墙结构与框剪结构的刚度特征值、位移公式完全相容,后者可视为前者在复合墙抗弯刚度取无穷大时的一种特殊表现形式;结构侧移曲线呈现弯曲变形为主的弯剪型特征,但复合墙的剪切变形在总变形中占有一定比重,不应忽略。研究工作为复合墙-剪力墙结构的内力计算和抗震设计提供了基础。     

房屋剪力墙结构设计的思考

目前,越来越多的剪力墙结构小高层住宅楼拔地而起,但是,随之而来的是我们发现这些剪力墙结构小高层在施工质量上还存在着一些质量通病,主要表现为剪力墙板混凝土成型质量差、混凝土实体回弹检测强度不高等。本文根据工程实际并结合2001版《规范》和其他相关资料,论述了底层框剪结构的设计方法说明了一些注意事项。     

反复荷载下钢筋混凝土剪力墙的非线性有限元分析

本文介绍了反复荷载下非线性有限元分析程序,该程序针对钢筋混凝土剪力墙类结构的特点,采用了钢筋与混凝土复合单元计算模型,考虑混凝土裂面接触效应的反复加载混凝土应力-应变关系。在钢筋应力-应变关系中,还同时考虑了混凝土开裂后钢筋的拉伸强化效应及反复荷载下钢筋的Bausinger效应。本文还介绍了作者利用该程序对反复荷载试验的试件及Ger-venka的剪力墙板进行的计算分析。结果表明,本文所采用的分析模型是合理、准确的;和国内外以往的分析比较,本文的方法成功地消去了力-位移滞回曲线中的拐点现象,而且计算的混凝土裂缝开闭也能和实测较好地吻合。表明本文方法能为分析反复荷载下钢筋混凝土剪力墙类结构性能提供一个准确、有力的工具。     

新型装配整体式纤维再生混凝土剪力墙抗震性能及抗剪承载力研究

新型装配整体式纤维再生混凝土(NPFRC)剪力墙由预制绿色纤维混凝土墙板以及现浇边缘构件组成,采用井字形布筋、竖向马牙槎连接及水平坐浆连接,具有生态节能、耗能减震、快速建造等特点。为研究NPFRC剪力墙的抗震性能,制作了4榀试件,通过拟静力试验,分析了纤维种类及墙体加工方式对试件破坏形态、滞回曲线、变形性能、刚度退化以及耗能能力等的影响。试验结果表明,纤维种类对NPFRC剪力墙抗震性能的影响较大,墙板与基础的连接对NPFRC剪力墙的承载力起决定性的作用,加强水平拼缝连接是NPFRC剪力墙研究的关键。基于软化拉压杆模型,考虑纤维对NPFRC剪力墙抗剪强度的增强作用,提出了新型装配整体式纤维再生混凝土剪力墙受剪承载力公式,并将理论值与试验结果进行比较。对比分析结果表明,理论计算值低于试验值约3%～9%,偏保守,具有较好的精度。