钢框架双钢板内填混凝土剪力墙抗震性能分析

应用ABAQUS有限元软件,对钢框架双钢板组合剪力墙试件进行模拟计算。通过改变结构中内填混凝土板厚度、钢板厚度、混凝土强度及剪跨比等参数来分析结构的骨架曲线、滞回曲线和刚度退化曲线。计算结果表明:试件极限承载力受钢板厚度以及剪跨比的影响较大,受混凝土强度等级和混凝土板厚度影响较小;试件钢板厚度越大、剪跨比越小、混凝土板厚度增大、混凝土强度等级提高,试件的滞回曲线饱满,耗能能力较强,抗震性能较好。     

钢板墙束柱受力性能试验研究及理论分析

对3个1/2缩尺钢板墙束柱试件分别进行单调和往复加载拟静力试验,研究其在水平荷载作用下的破坏机理、抗侧刚度、受剪承载力及滞回性能;对钢板墙束柱试件建立有限元分析模型,并按照试验加载制度进行数值模拟分析,得到了钢板墙束柱试件的力学性能;在试验和有限元分析的基础上,提出了钢板墙束柱的抗侧刚度及受剪承载力理论计算式。试验、分析及计算结果表明,单调荷载作用下钢板墙束柱试件抗侧性能稳定,层间位移角达到1/50时,加载后期试件承载力不下降,延性性能好;往复荷载作用下钢板墙束柱试件的滞回性能稳定,层间位移角达到1/50时承载力没有降低,滞回曲线平滑、饱满;钢板墙束柱的抗侧刚度及受剪承载力的理论计算结果与试验及有限元分析结果很接近。     

钢板墙束柱受力性能试验研究及理论分析

对3个1/2缩尺钢板墙束柱试件分别进行单调和往复加载拟静力试验,研究其在水平荷载作用下的破坏机理、抗侧刚度、受剪承载力及滞回性能;对钢板墙束柱试件建立有限元分析模型,并按照试验加载制度进行数值模拟分析,得到了钢板墙束柱试件的力学性能;在试验和有限元分析的基础上,提出了钢板墙束柱的抗侧刚度及受剪承载力理论计算式。试验、分析及计算结果表明,单调荷载作用下钢板墙束柱试件抗侧性能稳定,层间位移角达到1/50时,加载后期试件承载力不下降,延性性能好;往复荷载作用下钢板墙束柱试件的滞回性能稳定,层间位移角达到1/50时承载力没有降低,滞回曲线平滑、饱满;钢板墙束柱的抗侧刚度及受剪承载力的理论计算结果与试验及有限元分析结果很接近。     

箱板式钢结构住宅底部加强区的单片组合墙体有限元分析

提出一种既能承压又能抗剪的新型组合钢板墙,通过有限元软件ABAQUS分析其与普通钢板墙、带竖向加劲肋钢板墙在水平往复荷载作用下的承载力和滞回性能的异同点;着重分析螺栓间距、混凝土板厚度、钢板高厚比、钢板与混凝土板间隙和竖向荷载对组合墙承载力和滞回性能的影响。分析结果表明:组合钢板墙中加劲肋和混凝土板的存在有效抑制了钢板的平面外屈曲变形,提高了承载能力和滞回性能;螺栓间距越小,承载能力和滞回性能越好;混凝土板厚度越大,滞回性能越好;钢板高厚比越小,承载能力和滞回性能越好;钢板与混凝土板间隙对承载能力和滞回性能影响很小;竖向荷载越大,延性越差,耗能能力越强。     

带肋箱板式钢结构住宅底部加强区墙体抗震性能有限元分析

为了深入研究带肋箱板式钢结构住宅底部加强区墙体的抗震性能,基于前期试验研究结果,对底部加强区组合钢板墙进行有限元建模。设计了32个有限元模型试件,对影响组合钢板墙混凝土面板约束效果的关键参数进行了分析,探讨了螺栓纵、横向间距,轴压比对组合钢板墙抗震性能的影响规律,分析了模型试件的破坏模式、滞回曲线、骨架曲线、耗能能力、刚度退化和各特征阶段的荷载、位移值。结果表明:厚钢板墙承载力高、后期降低明显,最终发生屈服破坏,而薄钢板墙承载力较低,但后期承载力较稳定,最终发生屈曲破坏;螺栓纵向间距越大,滞回曲线越早出现捏缩、耗能能力减弱;轴压比对墙体承载力和耗能能力影响不大。基于分析结果,给出了组合钢板墙螺栓间距和轴压比的设计建议值。     

带肋箱板式钢结构住宅底部加强区墙体抗震性能试验研究

提出一种带加劲肋和混凝土约束面板的组合钢板墙,主要应用于箱板钢结构装配式住宅底部加强区。设计制作了2个1/3比例的钢板墙试件,1个为带竖向加劲的钢板墙,1个为带竖向加劲和混凝土约束面板的组合钢板墙,并进行了低周反复加载试验。研究了试件的破坏过程、破坏模式、承载力、变形性能等,重点分析了混凝土约束面板对试件抗震性能的影响。试验结果表明:带竖向加劲钢板墙试件的破坏始于钢板和加劲肋的屈曲,组合钢板墙试件的破坏始于钢板的屈曲和混凝土板产生裂纹;最终破坏时,带竖向加劲肋的钢板墙上形成稀疏的大尺寸交叉拉力带,而组合钢板墙则是在加劲肋与螺栓围成的小区格内形成"棱台"状交叉拉力带;相比于只带竖向加劲肋的钢板墙,组合钢板墙承载力更高,延性更好,滞回曲线相对饱满,耗能能力更强,抗侧刚度和承载力退化更缓慢。     

开缝钢板墙抗震性能的试验研究

为了研究开缝形式对开缝钢板墙抗震性能的影响,完成了6组共12片1∶4比例的开缝钢板墙试件的往复加载试验。试验结果表明:开单层竖缝钢板墙的屈曲形态是竖缝间板带的单独扭转屈曲形态(第一类屈曲形态),屈服与破坏集中在竖缝的端部,造成竖缝间板带逐渐断裂,导致试件的刚度与承载力逐渐下降,滞回曲线出现剪切滑移现象;开双层竖缝钢板墙的屈曲是板内对角方向形成斜拉带的整板屈曲形态(第二类屈曲形态),到剪切位移角超过4%,试件的承载力没有出现下降,且滞回曲线相对饱满;竖缝间板带的长宽比越大,试件的抗侧刚度与屈服承载力越低;与开单层竖缝试件相比,开双层竖缝墙板的抗侧刚度与屈服承载力均明显提高。建议的试件初始刚度和承载力理论计算结果与试验得到的结果基本一致。     

十字加劲钢板剪力墙的变参分析

利用有限元软件ANSYS对十字加劲钢板墙进行变参分析,研究板的高厚比、高宽比、柱刚度、柱轴压比及肋板刚度比对其水平极限承载力和抗侧刚度等性能的影响,对比分析参数变化时钢板墙的面外变形和最终破坏状态的应力分布.参数分析表明:板的高厚比和高宽比变化明显改变了钢板墙的受力性能和破坏机制,对其抗侧性能影响显著;柱刚度主要影响内...     

新型双钢板混凝土组合剪力墙抗震性能有限元分析研究

针对栓肋混合拉接的新型双钢板混凝土组合剪力墙的抗震性能进行了有限元分析。该剪力墙面层钢板间通过肋板及栓钉连接,中间填充混凝土。基于ABAQUS有限元分析软件建立了该剪力墙的精细化有限元模型。详细研究了钢板厚度与是否布置抗剪栓钉对该剪力墙在水平低周往复荷载作用下的滞回性能的影响。结果表明:新型双钢板混凝土组合剪力墙滞回曲线饱满,没有捏缩现象发生,整体构件抗震性能良好,具有较好的延性。钢板厚度的增加使截面含钢量提高,承载力和刚度明显提升,耗能能力增强;布置抗剪栓钉提高了试件加载后期的强度,延缓了试件在破坏阶段承载力下降过程的出现,提高了延性。     

双片OSB覆面冷弯薄壁型钢墙体滞回性能研究

为了研究墙体构造对双片OSB覆面冷弯薄壁型钢墙体滞回性能的影响,进行了单调和低周反复荷载下6个冷弯薄壁型钢墙体的试验研究,分析了边梁、石膏板及副龙骨等参数对墙体抗剪承载力、滞回性能及延性的影响,试验结果表明：边梁的存在使墙体承载力提高了12%左右;内侧添加石膏板使组合墙的初始刚度提高了20%左右,但对延性比和极限承载力对应位移影响较小,说明试件荷载-位移曲线下降段的力学性能主要是依靠更强的OSB和冷弯型钢框架的连接;减小副龙骨的厚度和强度会降低组合墙的承载力、初始刚度及极限承载力对应位移。试件破坏集中在组合墙边立柱下部的1/3处、底部导轨及垂直板缝处,未见副龙骨局部屈曲破坏;试件破坏模式为螺钉左右倾斜并拔出OSB,组合墙角部出现螺钉剪断及OSB被撕裂。试件滞回曲线呈“捏缩”状,荷载-位移曲线下降段的承载力衰减和刚度退化明显,且耗能较低。     

钢板剪力墙低周反复荷载试验研究

本文进行了6个13比例钢板剪力墙的低周反复荷载试验,重点研究了钢板墙极限承载力和滞回性能,为钢板墙结构利用屈曲后强度及抗震设计提供试验依据;本试验揭示了边柱局部屈曲、加劲肋布置形式、加劲板刚度和板高厚比对钢板墙滞回性能的影响。试验结果表明,边柱不出现局部屈曲是钢板墙发挥极限承载力的重要保证;厚板和较强的加劲肋对提高钢板墙滞回曲线的饱满度和滞回环面积是有利的;三种钢板墙以交叉加劲板的承载力和滞回性能最佳,十字加劲板次之,钢板墙结构耗能能力依赖于钢板与边柱的弹塑性变形和钢板面外鼓曲变形。试验曲线与应用弹塑性大挠度有限元法计算的滞回曲线吻合良好;利用屈曲后强度的钢板墙受剪承载力,其试验值与本课题建议公式及有限元值计算结果基本一致。     

冷弯薄壁型钢组合楼盖抗剪性能试验研究

为了研究冷弯薄壁型钢组合楼盖抗剪性能,进行了1个冷弯薄壁C型钢—压型钢板混凝土组合楼盖、3个冷弯薄壁C型钢桁架—压型钢板混凝土组合楼盖和1个冷弯薄壁C型钢桁架—ALC板组合楼盖试件的抗剪性能试验。详细考察了组合楼盖在低周反复荷载作用下的应变分布规律和破坏形式,分析了组合楼盖的滞回曲线、骨架曲线、荷载强度退化、刚度退化。试验研究表明:采用冷弯薄壁C型钢梁组合楼盖的抗剪极限承载力要高于采用冷弯薄壁C型钢桁架梁组合楼盖;抗剪件在一定程度上可以提高组合楼盖的抗剪承载力。     

两边连接竖向加劲钢板剪力墙滞回性能研究

两边连接竖向加劲式钢板剪力墙是一种新的结构形式,其优势很独特.运用ANSYS对跨高比L/H为0.5-1.5的75组单片墙的滞回性能进行参数化分析,详细归纳总结了滞回性能几个主要指标（滞回曲线、骨架曲线、能量耗散系数、刚度衰减系数）随着跨高比、板厚、加劲肋效应的变化规律.分析结果表明：跨高比越大滞回曲线捏缩效应表现得越明显,板厚越小捏缩现象出现得越早;能量耗散系数绝大多数随着跨高比的增大呈现降低的趋势;同一跨高比构件刚度随着板厚的减小而降低,同一板厚的构件刚度随着跨高比的增大而增大;增强加劲肋对钢板墙耗能能力的提高有一定的贡献,对于提高钢板墙刚度的效果不明显.     

开缝钢板剪力墙滞回性能研究

开缝钢板剪力墙的开缝形式能够改善结构破坏形式、提高耗能能力及延性。为研究不同开缝形式和开缝参数对开缝钢板剪力墙的滞回性能影响,利用ABAQUS有限元软件建立了开缝钢板剪力墙的数值模型。结果表明,有限元计算结果和试验结果吻合较好。设计了竖缝、斜缝和对称斜缝3种开缝形式,通过28个钢板剪力墙试件的计算分析发现开缝钢板墙能够很好地实现屈曲前屈服。开缝使得钢板墙的承载力和刚度明显下降,但滞回环饱满,具有较好的耗能性能;而对称斜缝钢板墙可获得较好的屈服耗能。研究结果表明:缝间墙肢宽高比为0.2时的钢板墙刚度和耗能性能较好;通过合理设置钢板墙中的开缝参数,可使得钢板墙具有可控的抗侧刚度和承载力,获得较好的抗震耗能能力。通过骨架曲线上的特征点对开缝钢板墙的受力过程进行分析,考察了缝间墙肢宽高比b/h和高厚比h/t对开缝钢板墙滞回性能的影响。     

新型内嵌耗能壳板箱形钢墩柱抗震性能研究

为探讨新型内嵌耗能壳板箱形钢墩柱的抗震性能,建立新型钢墩柱的有限元模型,并与试验结果进行对比分析,验证了本文有限元模型的准确性。开展新型钢墩柱滞回性能的参数分析,得出试件的横向加劲肋间距或轴压比减小时,试件的承载能力、滞回曲线所包络的面积以及极限位移均随之增大;内嵌壳板厚度增大时,试件抗震性能明显改善,而改变内嵌壳板弧度对试件抗震性能的影响相对较小,试件的长细比越小,其初始刚度越大,骨架曲线下降段越陡,承载力退化越严重。     

反复荷载作用下DP型烧结多孔砖墙体受力性能试验研究

为系统研究DP型烧结多孔砖砌体结构的受力性能,对烧结多孔砖横墙和开洞纵墙(共9片)进行低周反复荷载试验。研究了墙体的破坏特征、滞回特性、骨架曲线、刚度退化、耗能能力和延性等,分析了垂直压应力、水平配筋、洞口大小等对墙体受力性能的影响。试验结果表明:DP型烧结多孔砖墙体主要发生剪切破坏,横墙试件滞回曲线饱满,纵墙试件滞回曲线出现捏拢现象;墙体试件的刚度退化较为平稳,耗能能力较强,位移延性系数均大于2.0;增大垂直压应力,试件承受的荷载提高而延性降低;增加水平配筋,试件承受的荷载和变形能力均得以提高。基于试验结果,对现行规范GB 50003—2011墙体受剪承载力计算式中的墙体约束系数进行修正,提出烧结多孔砖墙体受剪承载力的计算式,理论计算值和试验结果符合较好。     

大宽厚比开缝组合钢板墙低周反复荷载试验研究

针对已有研究中开缝组合钢板墙开缝数量较多,使得墙板的抗侧刚度和承载力大大削弱的现象,对大宽厚比开缝组合钢板墙进行了试验研究。改进措施为采用预制混凝土板增加钢板的角部面外约束以防止墙板的整体屈曲。通过5个试件的反复荷载试验,研究大宽厚比开缝组合钢板墙的破坏模式、屈服承载力、极限承载力、延性、滞回性能以及耗能性能。试验结果表明,预制混凝土板角部设置约束装置可以有效避免试件的整体失稳,并改善大宽厚比开缝钢板墙的滞回性能。对大宽厚比开缝组合钢板墙试件进行的单调荷载和反复荷载作用下的有限元分析结果表明,单调荷载作用下的有限元分析结果明显低估试件的极限承载力,循环荷载作用下的骨架曲线与试验结果吻合较好,大宽厚比开缝组合钢板墙有明显的应变循环强化效应。相应地对大宽厚比开缝组合钢板墙极限承载力公式进行了改进。     

跨高比对钢板-混凝土组合连梁抗震性能影响试验研究

完成了6个钢板-混凝土组合连梁拟静力加载试验,研究了钢板-混凝土组合连梁的破坏特点、抗剪承载力、变形能力、滞回曲线、骨架曲线、延性、耗能特性、刚度退化以及适宜采用的构造形式等。试验结果表明:不论是改进焊接箍筋钢板-混凝土连梁还是梳齿钢板连梁都具有较好的抗震性能;较小跨高比、较大刚度的试件则表现出较高承载能力,而较大跨高比、较小刚度的试件表现出了较好的延性。在加载过程的后期,小跨高比连梁明显比大跨高比连梁刚度退化慢,而耗能效率增加得快,有较强的耗能储备能力。采用改进焊接箍筋钢板连梁以及梳齿钢板连梁两种方式均可行,方便墙肢主筋的布置与安装。     

冷弯薄壁型钢组合墙体的抗震性能研究

为了研究冷弯薄壁型钢组合墙体的抗震性能,对10块冷弯薄壁型钢组合墙体足尺模型进行水平低周反复荷载试验,总结各试件的主要破坏形态和破坏过程,分析组合墙体的滞回曲线、骨架曲线、承载能力、延性、刚度退化和耗能等抗震性能指标。并在回归分析试验所得滞回曲线的基础上,考虑试件刚度退化、滑移及捏拢效应等影响,建立冷弯薄壁型钢组合墙体的退化四线型恢复力模型。研究表明:墙面板材料特性对冷弯薄壁型钢结构组合墙体的抗剪承载力影响较大;竖向荷载的施加使得组合墙体的刚度增大、承载力提高、位移延性系数提高,但耗能系数略有下降;随着墙架柱尺寸的增大、间距的减少,组合墙体的刚度和承载力增加,但是延性和耗能系数降低。     

内置加劲肋钢板-混凝土组合剪力墙轴压性能研究

为研究钢板两侧设置竖向加劲肋对内置钢板-混凝土组合剪力墙轴压性能的影响,设计了2个相同尺寸的组合剪力墙试件,分别为钢板两侧设置和未设置竖向加劲肋。对2个试件进行轴压性能试验,对比分析其破坏形态、位移、刚度退化、应变等。试验结果表明:钢板两侧设置竖向加劲肋使剪力墙的轴压承载力提高13.38%,刚度退化减缓,外侧混凝土破坏程度减轻。与未设置加劲肋钢板相比,钢板两侧设置加劲肋板能有效地推迟钢板的屈曲进程。对2个试件进行了加载全过程的数值分析,数值分析曲线与试验曲线吻合较好;利用提出的轴压承载力计算公式得到的计算值与试验值吻合较好。