非加劲与防屈曲钢板剪力墙性能及设计理论的研究现状

钢板剪力墙已被证明是高烈度区优秀的抗侧力构件,但设计方法不够成熟,阻碍了钢板剪力墙的推广应用。为服务设计,基于非加劲和防屈曲钢板剪力墙的研究历史和现状,总结出二者在性能和设计理论方面的主要研究成果,特别是对其力学性能、使用性能、工作机理、等代模型及边缘框架设计作了重点阐述。其中,最近新提出的等代模型(非加劲和防屈曲钢板剪力墙),可适用于钢框架内嵌任意厚度钢板(厚板、中厚板及薄板)的结构分析。同时,指出当前设计方法的不足之处在于不能体现钢板剪力墙延性和耗能的优势,定量反映钢板剪力墙性能优势是今后研究工作中要解决的关键理论问题。此外,对于非加劲钢板剪力墙与框架施工顺序进行了初步分析,对同步施工时非加劲钢板剪力墙受剪承载力应予以折减。图33参39     

交叉加劲钢板剪力墙弹性屈曲研究

用有限元方法对交叉加劲钢板剪力墙的弹性屈曲性能进行了研究,重点研究了加劲肋与墙板的刚度比、墙板高厚比、边长比以及加劲肋宽厚比等对弹性屈曲系数k的影响,同时与十字加劲板的抗剪屈曲性能进行了对比。研究结果表明,设置交叉加劲肋能显著提高钢板剪力墙的弹性屈曲荷载;屈曲系数k随着墙板边长比、高厚比以及加劲肋宽厚比的增大而趋于减小;本文给出的交叉加劲板弹性屈曲系数k的计算公式与有限元法的结果较吻合。     

全加劲两侧开缝钢板剪力墙弹性屈曲研究

采用有限元方法对全加劲两侧开缝钢板剪力墙在面内水平荷载作用下的弹性屈曲临界荷载、屈曲模态进行了研究。对影响其弹性屈曲性能的参数进行了分析,包括两侧和中部加劲肋与墙板的刚度比、两侧和中部加劲肋宽厚比以及墙板高厚比和边长比。给出了全加劲两侧开缝钢板剪力墙加劲肋的弹性屈曲设计参考公式,为开缝钢板剪力墙的应用提供依据。     

两边连接交叉加劲钢板剪力墙弹性屈曲分析

采用ANSYS有限元软件对两边连接交叉加劲钢板剪力墙进行了弹性屈曲分析,重点研究了加劲肋与墙板的刚度比、墙板高厚比、边长比以及加劲肋宽厚比对弹性屈曲系数的影响,并将分析结果与十字加劲板进行了比较.研究表明,交叉加劲肋能够显著提高钢板剪力墙的弹性屈曲荷载,其远大于十字加劲肋;随着墙板边长比和高厚比的增大,屈曲系数趋于减小;而较小的加劲肋宽厚比能使墙板获得较大的屈曲系数;最后给出了两边连接交叉加劲板弹性屈曲系数的计算公式.     

钢板剪力墙简化模型研究

本文用斜拉杆简化模型分析了钢板墙从弹性屈曲到拉力带全部屈服的受力全过程。考虑了真实的拉力带倾角、塑性变形系数和屈服后阶段弹模折减等因素影响,用斜拉杆模型模拟了拉力带的受力过程,推导了斜拉杆初始屈服应力、极限应力、钢板墙剪力和位移计算公式,得到了钢板墙的弹塑性荷载-位移曲线,最后与试验资料比较验证了公式的有效性。     

钢框架-防屈曲钢板剪力墙在装配式钢住宅中的应用

首钢钢结构住宅是一个高层钢结构建筑,高64. 4m,地上22层、地下2层。从抗震性能、建筑使用功能和经济性角度出发,对钢框架结构、钢框架-偏心支撑结构、钢框架-钢板组合剪力墙结构和钢框架-防屈曲钢板剪力墙结构方案进行对比分析,最终选择钢框架-防屈曲钢板剪力墙结构作为结构设计方案。针对建筑使用功能和建筑外立面要求并结合钢框架-防屈曲钢板剪力墙结构特点进行结构布置,对钢框架-防屈曲钢板剪力墙节点进行设计。最后通过钢框架施工阶段计算、钢框架-防屈曲钢板剪力墙结构小震弹性计算和钢框架-防屈曲钢板剪力墙结构大震弹塑性计算可知,该结构体系有足够安全度,可以满足抗震设计的要求。本工程钢框架-防屈曲钢板剪力墙结构住宅的设计理念可为类似结构设计提供参考。     

纵横加劲肋钢板剪力墙弹性屈曲性能分析

运用ANSYS有限元软件对高厚比在200~800范围内的纵横加劲肋钢板剪力墙进行了弹性屈曲性能分析,以了解加劲板弹性屈曲应力对比用钢量是否有相应的增加程度,从而为纵横加劲肋钢板剪力墙屈曲性能分析提供依据。     

防屈曲钢板剪力墙滞回性能理论与试验研究

提出了一种新型的防屈曲钢板墙用作高层建筑的抗侧力构件。从理论与试验两个方面对防屈曲钢板墙的滞回性能进行研究。其中理论分析主要考察两个不同高厚比的防屈曲钢板墙(Ⅱ型)与普通钢板墙滞回性能的差异;试验研究则主要针对两种高厚比共计7个不同的试件,考察防屈曲钢板墙(Ⅰ型和Ⅱ型)、组合钢板墙以及普通钢板墙在往复荷载作用下的极限承载力性能、滞回特性、延性以及破坏特征等。通过对比分析,揭示不同类型钢板墙的受力机理与特点,对四种不同类型钢板墙的直观表现与受力性能进行总结与评价。     

屈曲约束钢板联肢剪力墙结构的弹塑性分析

屈曲约束钢板联肢剪力墙结构通过在整体墙中部开设竖向贯通的洞口并均匀布置屈曲约束钢板组件来改进传统联肢剪力墙结构的抗震性能。通过算例对比了整体墙及基于该结构改进的屈曲约束钢板联肢剪力墙结构在地震时程作用下的动力响应,发现了后者在减小地震响应上的优越性,具有良好的抗震性能。同时,提出了屈曲约束钢板联肢剪力墙的弹塑性分析简化模型,并根据理论分析,给出了简化模型中相应参数的设计公式。最后通过原模型及简化模型在地震时程曲线下的动力响应,验证了所提出的弹塑性分析简化模型的准确性和高效性。     

钢板墙与防屈曲组合钢板墙的受剪性能分析

考虑几何非线性和面外初始缺陷,通过变化内嵌钢板的高厚比λ,考察了钢板墙与防屈曲组合钢板墙在水平荷载作用下的承载力、抗侧刚度和滞回性能的差异,并对比分析了两种墙体的内嵌钢板与边缘框架柱的相互作用.结果表明,随λ由大到小变化,钢板墙可分为薄钢板墙、中厚钢板墙和厚钢板墙三类;由于受到面外约束的作用,与钢板墙相比,防屈曲组合钢...     

Ⅰ形大高宽比屈曲约束钢板剪力墙的试验和理论研究

屈曲约束钢板剪力墙具有刚度大、抗震性能好、适用范围广的优点,大高宽比屈曲约束剪力墙可用于钢结构住宅等剪力墙尺寸受限制的建筑中。提出一种新型大高宽比屈曲约束钢板剪力墙,并对4组这种屈曲约束钢板剪力墙的缩尺模型进行单调加载和循环加载试验,并与一组纯钢板剪力墙进行对比。试验结果证明,预制混凝土板可以有效地对钢板平面外屈曲进行约束,从而大大提高钢板剪力墙的承载力和耗能性能。还通过理论研究,得到这种屈曲约束钢板剪力墙初始刚度和屈服承载力的理论公式。通过试验结果、理论公式以及有限元分析结果的对比,验证理论公式的正确性。     

大高宽比屈曲约束组合钢板剪力墙的试验研究

组合钢板剪力墙具有刚度大、抗震性能好,适用范围广的优点,大高宽比组合剪力墙可用于钢结构住宅等剪力墙尺寸受限制的建筑中.本文对4组不同尺寸的大高宽比组合钢板剪力墙进行了单调加载和循环加载试验,并与一组纯钢板剪力墙进行了对比.试验结果证明,预制混凝土板町以有效地对钢板的平面外屈曲进行约束,从而大大提高组合钢板剪力墙的承载力和耗能性能;同时,试验结果与有限元分析的结果吻合良好,为组合钢板剪力墙的理论分析提供了依据.     

改进型组合钢板剪力墙有限元分析与研究

为改进型组合钢板剪力墙设计了合理的有限元模型,对纯钢板和3种不同混凝土板厚度以及3种跨高比的组合墙进行了有限元对比模拟分析.结果表明：两侧混凝土板对组合墙的承载力影响不大但可提高其后期刚度,并可有效限制钢板的出平面屈曲;同时,随着跨高比的增大,结构整体承载力有所提高.在此基础上,比较了几组模型的抗剪承载力性能,以及预制墙板对其屈曲荷载的影响,并给予建议的简化模型.可以看出,改进型组合钢板剪力墙有较好的延性以及耗能性能,能充分利用材料的性能.     

带缝钢板剪力墙弹塑性简化分析模型

基于带缝钢板剪力墙的基本受力特点和变形特征,提出了一种弹塑性简化分析模型,并分别定义了模型的几何参数与非线性参数。为验证简化模型的正确性,分别对带缝钢板剪力墙以及钢框架带缝钢板剪力墙结构进行Pushover分析。分析结果表明：简化模型计算得到的荷载位移曲线与试验及有限元分析结果较为接近,可反映带缝钢板剪力墙的主要受力特征;简化模型可较为准确地反映协同工作时墙板对周边框架的附加作用力。     

半刚性框架-屈曲约束钢板剪力墙结构弹塑性层剪力分布研究

为研究弹塑性状态下半刚性框架-屈曲约束钢板剪力墙结构(BR-SPSW)的层剪力分布,设计了具有理想屈服模式的5层、10层、15层和20层的BR-SPSW结构等效拉杆简化模型。综合考虑结构层数、构件截面、近场地震速度脉冲效应及远场地震加速度循环累积效应对结构的影响,采用弹塑性时程分析方法获得了BR-SPSW结构在两类地震作用下的层剪力分布平均值,提出了BR-SPSW结构弹塑性状态的层剪力分布模式,并基于已有层剪力分布模式及GB 50011—2010《建筑抗震设计规范》的底部剪力法提出的层剪力分布模式进行对比。结果表明,近场地震波的速度脉冲效应和远场地震波的加速度循环效应对半刚性框架-屈曲约束钢板墙的层剪力分布影响较大,层剪力分布应综合考虑二者的影响。建议的层剪力分布模式在计算精度上优于其他层剪力分布模式,可为屈曲约束钢板墙结构基于性能的设计方法提供参考。     

集装箱房屋结构设计方法研究

集装箱房是将原本用于运输的集装箱制成或改造成房屋的一种建筑形式,具有工厂化程度高、建造速度快等优点。但集装箱房屋不同于传统建筑形式,特别是在通用结构设计软件中,不能直接建立波纹板的设计模型,用有限元分析软件进行分析又不便于工程应用。将集装箱的波纹板视为一种钢板剪力墙,用有限元软件得到水平荷载下的初始刚度和屈服承载力,再利用刚度等效和承载力等效原则,将波纹板简化为交叉支撑。通过通用结构设计软件,对该建筑进行结构分析和设计。     

竖向荷载对防屈曲组合钢板墙受剪性能的影响

以ABAQUS为模拟平台,考虑内嵌钢板参与承重,建立两种防屈曲组合钢板墙模型BR-CSPWⅠ和BR-CSPWⅡ,后者的混凝土板与钢板共同承受竖向荷载。对防屈曲组合钢板墙的受剪性能、内嵌钢板的应力分布以及混凝土面外约束板的损伤与竖向荷载变化的相关性进行有限元分析,并对2个试件进行拟静力试验。结果表明：随竖向荷载增大,内嵌...