北京冬季奥运村人才公租房项目结构抗震性能分析

为研究采用钢框架-防屈曲钢板墙结构的北京冬季奥运村人才公租房项目的 抗震性能,建立了反映两边连接防屈曲钢板墙受力特点的简化模型——等效交叉支撑模型,介绍了等效交叉支撑模型中初始刚度、单根支撑的等效截面面积、支撑屈服强度等关键参数的计算方法.选取典型户型结构,建立钢框架-防屈曲钢板墙结构整体精细化有限元计算模型,研究该双重抗侧力体系的变形特点、构件失效顺序、塑性发展模式、内力分配关系以及结构刚度退化过程;对防屈曲钢板墙在结构中的消能减震能力进行评价.通过该类结构抗震性能的研究分析表明,结构满足"大震不倒"的抗震设防目标.     

两边连接防屈曲钢板剪力墙结构简化计算模型研究

两边连接防屈曲钢板剪力墙是一种新的钢板剪力墙结构形式,结合两边连接防屈曲钢板剪力墙结构的受力特点,基于刚度等效原则,建立适合此类结构体系的简化计算模型——"等效交叉支撑模型",并给出其相关参数的计算方法。选取ABAQUS6.12中的Axial(轴向)连接器来模拟交叉支撑,验证"等效交叉支撑模型"的有效性。结果表明:"等效交叉支撑模型"能够较好地模拟两边连接防屈曲钢板剪力墙结构的抗震性能。     

两边连接X型屈曲约束钢板墙的简化分析模型

为简化带有X型屈曲约束钢板墙的结构体系受力分析,提出用交叉支撑模型来模拟X型屈曲约束钢板墙。当钢板墙高宽比小于1.5时支撑点取在距墙边缘h/10处,当钢板墙高宽比大于等于1.5时支撑点取在距墙边缘b/6处。等效交叉支撑杆件的截面面积和材料强度按与X型屈曲约束钢板墙的初始刚度和屈服承载力相等进行换算。对提出的简化分析模型进行了对比验证,分析结果表明该模型能够准确模拟X型屈曲约束钢板墙及其在框架结构中的受力行为,且不受加载方向和钢板墙高宽比的限制,可以作为两边连接X型屈曲约束钢板墙的等代模型进行结构受力分析。     

两边连接屈曲约束钢板墙边缘构件的受力规律

利用理论分析和有限元方法对两边连接屈曲约束钢板墙边缘构件（梁）的受力规律进行研究,提出了两边连接屈曲约束钢板墙与边缘构件的传力模型和边缘构件内力计算方法。利用等效支撑模型对所提出的边缘构件内力计算方法进行了验证,对不同层数和跨数的框架 屈曲约束钢板墙结构和框架 等效支撑结构进行分析,对梁、柱构件的内力进行了对比,分析了屈曲约束钢板墙布置方式对边缘构件内力、变形的影响。结果表明:所提出的方法能够准确计算屈曲约束钢板墙边缘构件的内力;建议屈曲约束钢板墙的宽度宜设计成大于跨度的1/3,并将屈曲约束钢板墙布置在跨度中间;如果屈曲约束钢板墙的宽度只能小于跨度的1/3,则宜布置在靠近梁端部。     

两边连接屈曲约束钢板墙动力分析简化模型研究

为简化两边连接屈曲约束钢板墙的动力分析,在等效支撑模型的基础上提出用等效桁架模型代替两边连接屈曲约束钢板墙。等效桁架模型的支撑点取在屈曲约束钢板墙与梁传力的合力点处,斜杆的截面面积和材料强度分别按与两边连接屈曲约束钢板墙的初始刚度和屈服承载力相等进行换算,竖杆的截面面积取屈曲约束钢板墙横截面面积的一半,材料强度与屈曲约束钢板墙相同。对三个不同层数和不同跨数的平面屈曲约束钢板墙-框架结构及相应的等效支撑模型和等效桁架模型分别进行了模态分析和地震响应分析,结果表明两种简化模型的地震响应均与原型结构吻合较好,但等效桁架模型能更准确地模拟原型结构的动力特性,具有更好的适用性。     

两边连接屈曲约束钢板剪力墙受力机理与等效支撑模型

采用理论分析和有限元方法,针对两边连接屈曲约束钢板剪力墙的受力机理和传力规律进行研究。提出了钢板墙边缘约束区的概念并确定了边缘约束区的宽度,分析了钢板墙的屈服形状、钢板墙内各部分应力流的分布规律和钢板墙与梁连接处的受力特点等。在此基础上提出了两边连接屈曲约束钢板剪力墙等效支撑模型,对不同尺寸、不同层数的框架 屈曲约束钢板剪力墙结构和框架 等效支撑结构在水平荷载作用下的力学性能进行分析,并对两种结构的荷载 位移曲线进行了对比。分析表明,所提出的等效支撑模型在结构刚度和承载力方面具有较好的准确性,无论是单调加载还是反复加载均能准确地模拟两边连接屈曲约束钢板剪力墙结构的受力行为。     

组合钢板剪力墙的抗震性能研究进展

组合钢板剪力墙是由钢板和混凝土板组成的新型抗侧力构件。本文介绍了组合墙的各种形式。总体上将组合墙分为单层钢板组合墙和双层钢板组合墙。前者可分为现浇混凝土组合墙和预制板组合墙,后者有Bi-Steel(双钢板)组合墙和双层压型钢板组合墙两种形式。本文对每种形式组合墙的抗震性能作了仔细讨论,重点回顾了预制板组合墙的改进措施,包括混凝土板边设缝、预制板设大孔径螺栓孔、采用低屈服点钢材、钢板开圆孔以及去除钢板与竖向边缘构件的连接,形成两边连接组合墙。还讨论了两边连接组合墙的改进方法,包括设置面外支撑、钢板开竖缝、大宽厚比开缝钢板和大高宽比Ⅰ型钢板。最后总结了组合墙的发展趋势。     

四边连接开洞屈曲约束钢板墙简化分析模型

为简化四边连接开洞屈曲约束钢板墙结构的建模、分析和设计，提出采用等效多斜杆模型作为四边连接开洞屈曲约束钢板墙的等代模型。确定了合理的杆件数量、位置和斜杆截面面积分配比例。基于刚度和承载力等效原则给出了斜杆截面面积和等效材料强度的计算公式。利用有限元方法对四边连接开洞屈曲约束钢板墙和等效多斜杆模型进行了分析对比，验证了等效多斜杆模型的准确性。结果表明：提出的等效多斜杆模型不仅能够准确模拟四边连接开洞屈曲约束钢板墙的受力过程，还能较好地模拟开洞屈曲约束钢板墙对边缘构件的传力，结构的初始刚度、屈服承载力、荷载-位移曲线和边缘构件的内力大小与分布均符合较好，可以作为四边连接开洞屈曲约束钢板墙的等代模型进行结构分析与设计。     

自复位两边连接钢板剪力墙工作性能分析

自复位钢板剪力墙是将后张拉节点和薄钢板剪力墙相结合而构成的一种新型抗侧力体系。后张拉梁-柱节点和柱脚节点提供复位能力,减小结构震后残余变形,内填钢板则是主要的抗侧力元件和耗能元件。内填钢板只与钢梁连接可以减小对边框柱的需求,消除节点开口在钢板角部的应力集中,从而避免了钢板角部撕裂。建立自复位两边连接钢板剪力墙有限元模型进行水平加载分析,研究内填钢板和边缘框架的相互作用,并与自复位四边连接钢板剪力墙的工作性能进行对比分析。分析结果表明,与自复位四边连接钢板剪力墙相比,钢板两边连接的自复位钢板墙具有更好的复位能力,但强度、刚度和耗能能力较小。     

高效装配钢框架-开缝钢板剪力墙结构性能分析

近年来,地震灾害频发,传统钢结构建筑震后残余变形大,修复困难,而自复位结构实现了震中微损、震后无需修复或稍加修复即可继续使用的抗震目标,受到国内外学者的广泛关注。近年提出的基于预应力技术和螺栓连接的新型高效装配自复位钢框架结构体系,在与传统自复位钢结构体系相近功能的前提下实现了无需高空张拉、施工周期短的高效装配目标。在此基础上,提出高效装配钢框架-开缝钢板剪力墙结构并完成了结构拟静力试验研究。该结构主要由高效装配钢框架和开缝钢板剪力墙两部分组成,通过高强螺栓进行连接以实现高效装配,其中高效装配钢框架由钢柱和预应力钢梁组成,两者通过钢绞线和高强度螺栓进行连接。利用ABAQUS有限元软件对高效装配钢框架-开缝钢板剪力墙结构试验进行数值模拟。高效装配钢框架结构中的钢柱、预应力钢梁以及钢板剪力墙等主体构件均采用C3D8R八结点六面体线性单元,预应力钢绞线采用T3D3三维三结点桁架单元,计算模型时考虑几何非线性和材料非线性的影响,数值模拟采用与试验一致的位移加载制度。试验与数值模拟在结构弹塑性层间位移角限值1/50时结束。将数值模拟与试验结果进行对比分析,验证有限元分析方法的可靠性。同时将高效装配钢框架-开缝钢板剪力墙结构与没有设置开缝钢板剪力墙的高效装配钢框架性能进行对比,分析了两者的滞回曲线与耗能性能、刚度、自复位能力以及等效塑性应变,进一步研究高效装配钢框架-开缝钢板剪力墙结构的抗震性能和开缝钢板剪力墙的作用。结果表明:数值模拟得到的滞回曲线、框架开口宽度等结果与试验结果吻合较好,能很好地模拟出节点开口闭合机制效果;高效装配钢框架-开缝钢板剪力墙结构具有良好的开口闭合机制和自复位能力,初始刚度高,耗能能力良好,侧向承载力较高;高效装配钢框架-开缝钢板剪力墙结构残余开口较小,试验过程中的最大索力远小于钢绞线屈服索力,高效装配钢框架除了柱脚处有轻微塑性,整体框架基本保持弹性状态,为结构承受更大地震作用提供良好基础。通过对高效装配钢框架-开缝钢板剪力墙结构与没有设置开缝钢板剪力墙的高效装配钢框架数值模拟结果进行对比分析可以看出,开缝钢板剪力墙可以有效提高结构的刚度和耗能能力,开缝钢板剪力墙屈曲耗能,很好地保护框架主体结构,从而在震后能够通过更换开缝钢板剪力墙快速恢复主体结构功能。