两边连接屈曲约束钢板墙优化布置

两边连接屈曲约束钢板墙的布置方式对结构体系的刚度、承载力和边缘构件的内力有显著影响。通过对两边连接屈曲约束钢板墙边缘梁的承载力需求进行理论分析，提出通过屈曲约束钢板墙交错布置的方式降低边缘梁的承载力需求。以10层3跨平面钢框架结构为研究对象，采用有限元分析的方法对两边连接屈曲约束钢板墙的优化布置进行研究，通过水平荷载作用下结构荷载-位移曲线和边缘梁内力的对比，分析采用不同布置方案时结构体系的受力性能。结果表明：单跨布置屈曲约束钢板墙时，单块钢板墙交错布置、钢板墙二一间隔布置、两块钢板墙交错布置等方案可作为优选方案；多跨布置屈曲约束钢板墙时，边跨交错布置、人字形布置、X形布置可作为优选方案。采用提出的屈曲约束钢板墙优化布置方案可以使结构具有较大的侧向刚度，同时减小边缘梁的内力。     

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。     

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。     

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。     

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.     

两边连接木盖板屈曲约束钢板剪力墙抗侧力性能试验研究

从环保角度提出一种钢木组合形式的两边连接防屈曲钢板剪力墙。基于已有的研究成果,设计两个试件,一个是没有木盖板约束的钢板剪力墙,另一个是覆盖木板作为钢板面外屈曲约束的钢板剪力墙。对试件采用位移控制加载方式进行拟静力试验,得到试件的滞回曲线。根据试验结果,分析了试件的骨架曲线、刚度退化和耗能能力。试验结果表明,木盖板抑制钢板屈曲效果较好,能够有效减小鼓曲声音;与无木盖板试件相比,有木盖板试件具有更高的承载力和更强的耗能能力。在试件破坏后,对试件进行拆卸,发现钢板腹部木盖板覆盖区域能够保持平整,拆卸后的木盖板在加载后也能保持完整。采用软件ABAQUS进行有限元分析,模拟结果和试验结果吻合,验证了模型的可行性。     

顶底角钢连接的初始刚度和极限承载力计算

在顶底角钢连接的三参数幂函数模型中,求解初始刚度的传统方法是将顶角钢假定为悬臂梁模型,但这一假定与试验及有限元分析结果有出入。根据顶底角钢连接破坏时的塑性铰分布规律,提出了符合顶角钢实际受力状态和变形特征的刚架模型,并推导了顶底角钢连接初始刚度和极限承载力的解析表达式。     

方钢管端柱加劲两边连接钢板剪力墙弹性屈曲性能分析

仅与框架梁相连的钢板剪力墙侧边易发生屈曲,对侧边进行加劲可提高其屈曲承载能力。对边缘方钢管端柱加劲的480个钢板剪力墙弹性屈曲性能进行分析,研究端柱刚度对剪力墙屈曲模态的影响,分析方钢管端柱加劲钢板剪力墙弹性屈曲性能要求和端柱门槛刚度确定方法;通过有限元方法求解方钢管端柱加劲剪力墙弹性屈曲系数,并对影响因素进行分析,给出弹性屈曲系数计算式。     

带缝钢板剪力墙抗侧刚度和承载力的计算

本文在带缝钢板剪力墙有限元分析和试验研究的基础上,推导了带缝钢板剪力墙的弹性抗侧刚度估算公式、剪切承载力估算公式,提出带缝钢板剪力墙的理论骨架线和适合工程应用的简化骨架线,得到一些有意义结论。     

考虑高宽比和梁变形影响的防屈曲开缝钢板墙刚度研究

防屈曲开缝钢板墙具有良好的延性和耗能能力,外覆混凝土板可约束钢板的平面外变形,但不承担侧向荷载。以缝间弯曲杆数目为参数,通过有限元分析研究钢板墙高宽比的变化和边缘梁的弯曲变形对防屈曲开缝钢板墙抗侧刚度的影响。分析表明：在弯曲杆尺寸相同的条件下,钢板墙高宽比的增加对其承载能力的影响较小,但会导致单个弯曲杆的刚度明显降低,其主要原因是上下板带的弯曲变形明显增大;梁的弯曲变形会削弱对钢板墙的约束,导致钢板墙抗侧刚度下降可达40%。对大高宽比钢板墙提出了考虑上下板带弯曲变形的刚度修正计算式,可以较为准确地计算钢板墙的刚度。提出了考虑梁变形影响的钢板墙简化分析模型,并给出考虑梁变形影响的钢板墙刚度计算式。     

防屈曲钢板剪力墙受剪承载力计算模型

基于防屈曲钢板剪力墙受力状态,建立了不同连接防屈曲钢板剪力墙受剪承载力计算模型。基于已有研究成果,认为剪力墙承载力由内嵌钢板中部有效剪应力场和两侧的边缘支撑带提供,推导出适用于不同连接方式剪力墙的承载力计算公式。利用已有试验结果、规程计算方法和数值分析结果验证了建议计算公式的合理性与精确性。进一步分析表明:在跨高比为0.5~2.0范围内,两边连接防屈曲剪力墙的有效剪应力场面积与全截面面积之比为20%~55%,相对于四边连接形式的剪力墙,承载力损失10%~52%;两边连接剪力墙易出现提前撕裂,其安全储备低于设置端柱和四边连接剪力墙。通过算例说明了两边连接防屈曲剪力墙边缘设置端柱的可行性。提出了保证内嵌钢板形成完全剪应力场的端柱截面积要求。     

混凝土框架-屈曲约束钢板墙结构的位移限值

将屈曲约束钢板墙作为抗侧力构件和耗能构件应用于钢筋混凝土框架结构,即形成混凝土框架-屈曲约束钢板墙结构体系。目前对这类结构在水平荷载作用下的位移限值并未进行研究,规范也无相关规定。利用模型试验和数值模拟的方法,对混凝土框架-屈曲约束钢板墙结构的受力性能进行了研究。分析了这种新型混合结构体系的受力过程与受力特点,并给出了弹性和弹塑性层间位移角限值的建议取值。建议混凝土框架-屈曲约束钢板墙结构的弹性层间位移角限值取为1/600,弹塑性层间位移角限值取为1/50。     

压型钢板电弧点焊连接的承载力计算和可靠性分析

本文通过对200多个压型钢板电弧点焊连接件的试验,分析了其破坏模式,并提出该种连接极限承载力的计算方法;同时,对该计算方法进行了可靠性分析。     

竖向连接竖向加劲钢板墙弹性剪切屈曲性能分析

采用有限元软件ANSYS 10.0对多组竖向连接竖向加劲钢板墙(VV-SPSW)模型进行剪切荷载作用下的弹性屈曲分析,研究肋板刚度比、钢板厚度与跨高比、加劲肋根数与截面、肋间宽厚比等因素对VV-SPSW模型剪切屈曲性能的影响,探讨提高VV-SPSW临界剪切屈曲应力的方法。给出VV-SPSW剪切整体屈曲与局部屈曲的界限刚度比的取值范围,以及肋间宽厚比的合理取值区间。     

角部削弱开洞屈曲约束钢板墙受力性能研究

为避免四边连接屈曲约束钢板墙在周边非约束区特别是角部首先发生破坏,提出四边连接角部削弱开洞屈曲约束钢板墙。在钢板墙角部切除一定范围以消除角部应力集中的影响;然后在屈曲约束钢板墙中部沿45°方向错列开洞,实现钢板墙的塑性应变主要集中于墙体中部且保持较高的受力效率。利用经过模型试验结果验证的有限元分析方法对四边连接角部削弱开洞屈曲约束钢板墙的受力性能进行了参数分析,考虑了不同墙体尺寸和不同开洞率的影响,确定了合理的开洞间距和尺寸。分析表明,提出的开洞方案能够有效地减小屈曲约束钢板墙周边连接处的屈服区并降低塑性应变峰值,同时避免对边缘构件产生过大的附加内力,有利于四边连接屈曲约束钢板墙受力性能的充分发挥。     

高层屈曲约束钢板墙-混凝土框架结构抗震性能研究

为研究高层屈曲约束钢板墙-混凝土框架结构的抗震性能,分别设计了一个10层钢筋混凝土框架结构和屈曲约束钢板墙-混凝土框架结构模型,进行了地震作用下动力非线性分析。结果表明：屈曲约束钢板墙可显著减小高层钢筋混凝土框架结构在地震作用下的层间位移,同时在罕遇地震作用下框架中塑性铰的数量也有大幅减少,表现出良好的抗震性能。在此基础上,综合规范对框架结构和框架-抗震墙结构抗震等级和柱轴压比限值的规定,并结合屈曲约束钢板墙-混凝土框架结构的受力特点,提出了高层屈曲约束钢板墙-混凝土框架结构的抗震设计建议。建议屈曲约束钢板墙的边缘构件按框架结构确定抗震等级和柱的轴压比限值,其他框架部分根据其承担的地震倾覆力矩比例大小,按框架结构或框架-抗震墙结构确定抗震等级和柱的轴压比限值。