钢板剪力墙等代模型动力性能的适用性研究

钢板剪力墙结构等代模型的验证多基于拟静力分析或单调荷载试验或者精细模型,通过对比分析确定其有效性,但等代模型的动力时程分析有效性有待进一步研究。选取一个单跨4层的非加劲钢板剪力墙结构为基本模型,采用壳单元精细模型对其进行时程分析,并将其与多种简化等代模型分析结果进行比较。研究结果表明:拉杆条模型(SM)和多角度拉杆模型(MASM)在动力作用下的效应与精细模型差异很大;统一拉杆条模型(USM)适用于墙板高厚比低于200的情况;混合杆系模型(CSM)不仅能够准确预测钢板墙体系振动过程中的位移和加速度响应,而且能够估计钢板墙边框架内力,是一种有效的等代模型,具有用于实际设计计算的潜力。     

部分组合框架-钢板剪力墙边框柱设计方法研究

该文通过对部分组合框架—薄钢板剪力墙结构的试验,发现其内嵌钢板破坏顺序为初始对角屈服、统一屈服和应变硬化三个阶段。引入部分组合柱后,有效改善了传统钢柱的弯扭失稳破坏模式,部分组合框架柱破坏模式为柱顶和柱底形成塑性铰的强度破坏。基于“强框架、弱墙板”的设计理念,该文根据叠加原理确定了统一屈服阶段和应变硬化阶段部分组合柱内力计算原则,提出了适用于部分组合框架-薄钢板剪力墙框架柱的设计方法。通过有限元验证表明:该设计方法能够有效地预测底层受压柱的破坏模式及其塑性铰出现的位置,能够为合理的钢板墙边框柱设计提供理论依据。     

密肋槽钢修复薄钢板剪力墙抗震性能研究

薄钢板剪力墙的屈曲荷载低，在地震作用下会产生较大残余变形，影响二次抗震性能。为此提出锚固密肋槽钢的方法修复震后损伤钢板剪力墙，根据附加肋板的受力模型，推导了修复内嵌钢板所需肋条间距限值公式。为研究该公式的合理性及修复后结构的抗震性能，对一榀单跨双层薄钢板剪力墙施加了两阶段低周往复荷载，即第Ⅰ阶段加载至1/130位移角，以达到在该加载步模拟地震损伤的目的，之后安装密肋槽钢修复内嵌钢板；第Ⅱ阶段将修复加固后结构加载至破坏，研究其抗震性能变化。结果表明：加劲肋具有足够刚度，可以有效抑制内嵌钢板残余变形；修复后结构破坏模式合理，滞回曲线饱满，附加肋板可以有效提高其耗能能力；结构刚度及延性较高，刚度相较原结构提升14%，位移延性系数达到3.12，具有良好的变形能力。     

半刚性节点钢框架-十字加劲钢板剪力墙结构的数值分析

为了研究半刚性节点钢框架-加劲钢板剪力墙结构体系的抗震性能和传力机理,模拟实际框剪结构的底部两层,对一榀单跨两层1/3缩尺半刚性节点钢框架-十字加劲钢板剪力墙结构进行了抗震拟静力试验研究,在试验模型的基础上,建立了非线性有限元模型,并验证了模型的有效性.考虑影响结构抗震性能的4个主要因素:节点刚度、剪力墙厚度、框架柱的刚度、肋板刚度比,进行了4个系列16个有限元模型的变参数分析.结果表明:降低节点刚度有利于提高结构的延性和耗能能力;增加柱的刚度和肋板厚度可提高结构的初始刚度、承载力和延性性能;增加内填墙板的厚度,将降低试件的延性性能;内填墙板在加载初期非常有效,承担70%～85%的水平剪力,研究为该种结构体系的工程应用和理论分析提供依据.     

半刚性框架-屈曲约束钢板剪力墙结构振动台试验研究

为研究半刚性框架-钢板剪力墙结构的抗震性能,进行了1个缩尺比为1/3的单跨4层钢框架-屈曲约束钢板剪力墙的振动台试验。试验采用模拟地震动的方法,选取El Centro波、Taft波和一条人工合成波,分析在7度多遇至9度罕遇共计8个水平地震作用工况下结构的动力特性和动力响应。研究结果表明：在多遇地震作用下,结构无明显塑性变形;罕遇地震作用时,1、3层墙板大部分区格形成拉力带。随着地震激励的增大,结构刚度逐渐退化,9度罕遇地震输入后结构抗侧刚度最大降幅仅为12%;屈曲约束钢板墙作为第一道抗震设防防线,率先进入弹塑性工作阶段,吸收耗散地震能量,避免框架发生破坏;在多遇及罕遇地震作用下结构的层间位移角分别为1/476和1/68,均满足我国现行抗震规范对层间位移角限值的规定。结构整体表现出优异的抗震性能,满足我国“两阶段,三水准”抗震设防要求。     

四角钢连接框架——薄钢板墙结构抗震性能试验研究

通过一榀1∶3比例单跨双层的四角钢框架内嵌薄钢板墙模型的低周反复荷载试验,研究了模型的破坏特征,滞回特性,延性及耗能性能等抗震性能。试验结果表明:在四角钢框架内设置薄钢板墙能较大程度提高结构的极限承载力与侧向刚度,整个结构具有较好的延性和耗能能力,结构丧失承载力是由于柱发生弯扭屈曲,研究可为该结构的工程应用和理论研究提供参考。     

框架柱横向撑杆对钢板剪力墙结构作用效应研究

为研究设有横向撑杆的十字形加劲约束构件对钢板剪力墙结构墙板变形的抑制作用,框架梁柱连接衬板的加强效应,以及横向撑杆对框架柱"沙漏"现象的减缓效应,完成了两榀1:3比例单跨3层钢板剪力墙的拟静力试验,探究了两种结构的破坏顺序和破坏模式,对比分析了两者的滞回性能,墙板、框架柱及梁柱节点的变形和受力情况。研究结果表明:设有横向撑杆的十字加劲约束钢板墙较非加劲钢板剪力墙,具有更好的耗能能力,横向撑杆的设置显著改善了钢板和框架的受力性能,提高了墙体的承载力和刚度,有效减少了滞回曲线的"捏缩"现象,降低薄板墙的噪音及震颤。较非加劲钢板剪力墙,设有横向撑杆的十字加劲约束钢板墙结构框架柱的挠曲值变形量降低20%,梁柱节点的转动需求量略小,但节点应力要求大幅度降低。     

钢板剪力墙震后型钢斜劲修复结构的抗震性能研究

为研究钢板剪力墙结构在遭遇震害后的修复方法和修复后结构的抗震性能,对一榀缩尺比1∶3的单跨两层薄钢板剪力墙进行原始结构和修复结构低周往复荷载试验研究,在原结构加载结束后对受损结构采用型钢斜加劲肋的方法进行原位修复,研究钢板剪力墙震后型钢斜劲修复方法的有效性和修复后结构的抗震性能。同时,采用有限元软件ABAQUS模拟修复过程,进行修复结构与未修复结构二次遭遇低周往复荷载作用的性能对比研究,以及修复结构中型钢斜肋的肋板刚度比参数分析。研究结果表明:在设防地震阶段采用斜劲修复后,结构内嵌钢板面外变形得到有效恢复,斜劲修复与加固方法可行,同时有限元的"生死单元"法也可较好地实现修复过程的模拟;修复结构的承载力、弹性刚度和能量耗散量显著提高,分别相较未修复结构的提升12.06%、36.57%和57.72%;同时,斜劲修复有效减小了内嵌板的面外变形量,变形量较未修复结构降低37.69%,斜劲修复用肋的肋板刚度比阈值可选用50,即为传统纵横加劲钢板剪力墙竖向肋板刚度比的限值。     

钢桁架中间受压腹杆的计算长度分析

基于经典刚架弹性理论建立的四弯矩方程,综合考虑桁架的上、下弦杆和相邻腹杆对中间受压腹杆的影响,建立腹杆计算长度系数的稳定方程,并给出可供工程使用的桁架腹杆计算长度系数表。计算表明:当腹杆与弦杆不同时达到其最大应力时,上弦杆对腹杆有较强的约束作用,当参数η≤0.8(η为上弦杆与中间腹杆的稳定因数φ之比)时,计算长度系数比规范规定的取值偏小;当参数η≥0.9时,计算长度系数较规范规定的取值偏大,此时是偏于不安全的。     

宝鸡游泳跳水馆新型张弦梁结构受力性能试验研究

宝鸡游泳跳水馆屋盖采用下弦为空间双曲预应力双支拉索新型张弦梁结构。为了探究该结构的变形及受力特点,以1∶5的缩尺模型为试验对象,在下弦双支拉索的两端同时施加预应力,使结构达到预期的初始状态,在此基础上对结构施加多种工况荷载进行静力分析,观测结构的整体变形和杆件的应力响应,并测试结构的极限荷载。试验结果表明,宝鸡游泳跳水馆张弦梁结构具有良好的整体变形能力和受力性能以及较高的安全储备。