往复加载下十字加劲波纹钢板剪力墙的滞回性能分析

作为抗侧体系,波纹钢板剪力墙结构是一种通过利用内嵌钢板墙形成用来增强性能的钢板剪力墙结构体系。波纹钢板剪力墙与平钢板剪力墙相比,其侧向刚度、承载能力及耗能能力均更优秀,但在加载后期,其平面外变形过大,应力分布不均匀,导致结构承载力和刚度严重退化。为有效缓解上述缺陷,提出一种十字加劲波纹钢板剪力墙结构,十字加劲肋的存在,可以有效约束内嵌波纹钢板的平面外变形,在加载中后期,结构滞回环饱满,耗能能力较无十字加劲波纹钢板更加优秀,并有效减缓了波纹钢板剪力墙出现的承载力和刚度退化明显的现象。利用ABAQUS软件,通过改变波纹板厚度和加劲肋宽度两个参数进行有限元模拟分析,最终经过对比分析,发现波纹板厚度对结构有明显作用,而加劲肋宽度则影响较小,同时给出建议,当波纹板厚度取值为1.8～2.0 mm,即对应的柱墙刚度比为22.34～24.83,十字加劲肋宽度取值为40～60 mm,即对应的肋板刚度比为0.28～0.93时,这样的波纹钢板剪力墙结构性能相对更好。     

水平加劲钢板剪力墙承载性能试验研究

加劲钢板剪力墙结构是一种适合工业化生产的新型抗侧力构件。为考察水平加劲钢板剪力墙的受力性能,分别对两榀1/3水平加劲模型试件进行推覆和低周反复荷载试验,研究水平加劲钢板剪力墙的变形性能,分析结构滞回性能、刚度退化、延性和耗能能力等。研究结果表明:水平加劲钢板剪力墙的抗侧刚度较高、耗能能力好、延性系数大于3、承载力退化缓慢。钢板剪力墙水平加劲肋门槛刚度的确定应基于钢板剪力墙弹塑性分析。     

盖板加强斜加劲钢板剪力墙受力性能

提出一种新型抗侧力体系——盖板加强斜加劲钢板剪力墙,运用有限元软件ANSYS15.0对斜加劲钢板剪力墙(DSW)、单侧盖板加强斜加劲钢板剪力墙(CSW-1)、双侧盖板加强斜加劲钢板剪力墙(CSW-2)结构进行单调加载、循环加载以及屈曲荷载研究,得到结构的荷载-位移曲线、滞回曲线、耗能能力、骨架曲线、屈曲系数、屈曲荷载等,对比分析了加强盖板斜加劲钢板剪力墙结构的受力性能。结果表明:单调加载条件下,加强盖板的存在提高了斜加劲钢板剪力墙的承载力和初始刚度,且双侧加强比单侧加强更优; 循环加载条件下,加强盖板使得盖板加强斜加劲钢板剪力墙的滞回曲线更加饱满,刚度退化更缓慢,表现出良好的延性,且双侧盖板加强效果比单侧加强效果明显; 斜加劲肋对内填钢板的平面外变形约束明显,盖板对加劲肋的平面外约束明显,可以在较小的用钢量下获得较大的弹性屈曲荷载增幅,是十分有效的加强方式,综合考虑加劲肋与加强盖板对结构弹性屈曲荷载的影响,建议肋板刚度比取30,盖板相似比取0.5。     

十字加劲肋钢板剪力墙低周反复荷载的试验

过去的几十年中,在世界范围内钢板剪力墙已经作为一种新型的抗侧力体系在高层建筑中得到了应用,已有大量试验针对在水平荷载作用下无加劲肋平面薄钢板剪力墙进行研究。对高厚比约为400,比例为1∶3的两个单层单跨十字加劲肋钢板剪力墙在低周反复荷载作用下的抗震性能进行研究,重点研究了钢板墙抗剪承载力、变形能力、破坏特征、构件延性和耗能能力等受力特性。试验结果表明:试件具有较大的初始刚度,并且具有很好的延性以及耗能性能。可为钢板墙结构利用屈曲后强度及抗震设计提供依据。     

竖向加劲钢板剪力墙试验研究

为研究加劲肋和竖向荷载对钢板剪力墙受力性能的影响,分别对1榀和2榀竖向加劲钢板剪力墙进行推覆和往复试验,其中往复试验中以有限竖向荷载为控制变量。通过考察剪力墙板变形性能以及竖向加劲肋的整体屈曲及局部屈曲,得到试件的推覆曲线和荷载-位移滞回曲线,并基于试验结果分析试件承载力、抗侧刚度和耗能能力等力学性能。结果表明:有限竖向荷载对竖向加劲钢板剪力墙的屈曲荷载、抗侧刚度和耗能性能影响较大,对屈服荷载和极限承载力影响较小;并给出了竖向加劲肋和侧边加劲肋的门槛刚度系数值。     

方钢管混凝土框架内置十字加劲薄钢板剪力墙低周反复荷载试验研究

为了研究方钢管混凝土框架内置十字加劲薄钢板剪力墙的抗震性能,分别对1/3缩尺比的单跨两层方钢管混凝土框架内置十字加劲薄钢板剪力墙和方钢管混凝土框架内置非加劲薄钢板剪力墙进行了低周反复荷载试验,得到了方钢管混凝土框架内置薄钢板剪力墙的荷载-位移滞回曲线、骨架曲线、特征荷载和位移及抗震性能指标等,分析了结构的破坏特征、延性、耗能能力、承载能力及刚度退化等性能。结果表明:方钢管混凝土框架内置薄钢板剪力墙具有较高的承载能力、抗侧刚度、良好的延性及耗能性能;十字加劲肋的设置降低了薄钢板墙的高厚比,有效抑制了薄钢板墙的面外变形,改善了薄钢板墙的受力性能,提高了其强度和刚度。     

半刚性框架-无黏结十字加劲钢板剪力墙结构低周往复荷载试验研究

通过对一榀几何比例为1∶3的两层单跨半刚性框架-无黏结十字加劲钢板剪力墙结构在低周往复水平荷载作用下的试验研究，得到了循环荷载下结构的滞回曲线及各关键部位的受力变形情况。分析其承载能力、破坏形式、耗能能力、刚度退化、承载力退化、延性等指标。在此基础上，分析了无黏结十字加劲内嵌钢板与半刚性框架的相互作用。结果表明：该结构具有良好的延性和耗能能力，安全储备高；半刚性框架与内嵌钢板协同工作良好；无黏结加劲构件的设计避免了焊缝的应力集中，降低了钢板墙在加工过程中对工艺的要求；加劲构件的设置改善了钢板墙的受力模式，提高了钢板墙体系的承载力及刚度，减轻了滞回曲线的“捏缩”现象。研究结果可为半刚性框架-无黏结十字加劲钢板剪力墙结构进一步的工程应用和理论研究提供参考。     

竖向荷载下加劲钢板剪力墙力学性能研究

对加劲钢板剪力墙试件在有限竖向荷载作用下进行了单向推覆加载试验,进行了力学性能研究,结果表明十字加劲钢板墙有很高的极限承载力和初始抗侧刚度,加劲肋能很好的抑制板的面外位移,竖向加劲肋的受力明显大于水平加劲肋。有限元分析表明,十字加劲肋能有效提高钢板墙的极限承载力和初始抗侧刚度;较小的竖向荷载对钢板墙的受力性能影响不大。     

超薄加劲钢板剪力墙受剪性能试验研究及数值分析

对于超薄加劲钢板剪力墙,由于钢板超薄,采用传统焊接工艺将导致严重的焊接变形,故需要采用改进焊接工艺,即将钢板墙在加劲肋处断开,进行弯折组合后焊接并形成加劲肋。为研究采用改进焊接工艺完成的超薄加劲钢板剪力墙的受剪性能,进行了足尺试件的受剪性能试验,研究了钢板墙的受剪破坏形态、滞回特性、承载能力及耗能能力等,验证了在竖向加劲肋位置采用的改进连接构造及焊缝工艺满足受剪承载力要求,并对不同钢柱截面、不同墙宽高比对钢板墙受剪性能的影响进行了对比分析。结果表明：采用改进工艺的钢板剪力墙满足受剪承载力要求且具有稳定的耗能能力,随着钢柱截面积增大,钢板墙的侧移刚度、峰值荷载均有所增加,相应的极限位移、耗能能力有所下降;随着墙宽高比减小,钢板墙的侧移刚度、屈服荷载、峰值荷载均相应降低,相应的极限位移、耗能能力有所提高。采用通用有限元分析软件ANSYS对超薄加劲钢板剪力墙的受剪性能试验进行了数值模拟,有限元结果与试验结果总体吻合良好,有限元分析可以很好地模拟超薄加劲钢板剪力墙的全受力过程和破坏模式。     

波形钢板-混凝土组合剪力墙抗震性能试验研究

为研究波形钢板-混凝土组合剪力墙的抗震性能,完成了竖向波形钢板-混凝土组合剪力墙、水平波形钢板-混凝土组合剪力墙以及平钢板-混凝土组合剪力墙拟静力试验,研究了波形钢板-混凝土组合剪力墙在低周往复荷载作用下的变形能力和破坏模式,分析了荷载-位移滞回曲线、骨架曲线、各阶段特征荷载和位移值等,以及结构的破坏特征、变形和耗能能力、刚度和承载力退化。试验结果表明：波形钢板-混凝土组合剪力墙具有较大的抗侧刚度、较好的延性和耗能能力;与平钢板-混凝土组合剪力墙相比,波形钢板-混凝土组合剪力墙有较好的界面黏结性能,而平钢板-混凝土剪力墙由钢板变形引起的混凝土剥落严重;波形钢板-混凝土组合剪力墙的初始刚度较平钢板-混凝土组合剪力墙的高,竖向波形钢板-混凝土组合剪力墙的承载力和极限位移较水平波形钢板-混凝土组合剪力墙的高,波形钢板-混凝土组合剪力墙的承载力退化和刚度退化比平钢板-混凝土组合剪力墙的慢,表现出较好的受力性能。采用ABAQUS有限元软件可以较好地模拟试验,有限元分析结果表明,波形钢板的应力分布比较均匀,组合作用效应明显,适合在抗震结构中采用。