《钢结构与钢-混凝土组合结构设计方法》的理解与应用——钢板剪力墙（一）

钢板剪力墙具有抗侧刚度大、占用建筑空间少的优点。根据《钢结构与钢-混凝土组合结构设计方法》,介绍了钢板剪力墙弹性、弹塑性分析的模拟方法，以及钢板剪力墙抗震性能水准的评价标准。对钢板剪力墙设计中的一些关键问题进行了讨论，如钢板剪力墙受剪承载力的计算方法、框架-钢板剪力墙结构考虑初始缺陷的必要性、实现强框架弱钢板剪力墙的设计方法。同时介绍了数种适用于钢板剪力墙的防火装饰一体化构造做法。希望可以为实际工程项目中钢板剪力墙的设计提供参考。     

新型钢板剪力墙结构设计

钢板剪力墙结构具有刚度大、塑性好、抗震性强等特点，作为一种新型的抗侧力结构形式，在高地震烈度地区和重要性建筑中表现出了良好的技术经济性。文章针对天津国际金融会议酒店工程中带门洞钢板剪力墙设计进行了介绍。     

承插式预制钢板组合剪力墙抗震性能及其工程应用

传统钢板组合剪力墙在施工时，湿作业量大、施工效率低、环境污染严重。研发了承插式预制钢板组合剪力墙（简称为承插式预制剪力墙），在工厂预制钢板组合剪力墙构件，在施工现场采用高强螺栓连接和后注浆工艺直接拼装，有效提高装配效率。以承插式预制剪力墙为研究对象，介绍其工厂预制、现场拼装的方式，并对该剪力墙水平拼缝的构造，以及承插式预制剪力墙的抗震性能进行研究；同时，将承插式预制剪力墙结构体系应用于高层住宅结构中。研究表明：承插式预制剪力墙具有良好的承载力、刚度，是一种抗震性能优越的剪力墙；该类墙体的水平接缝满足等强度设计原则；与混凝土剪力墙结构、钢框架-支撑结构相比，承插式预制剪力墙结构体系应用于高层住宅建筑时，综合效益更好。     

装配式钢板剪力墙结构抗震性能研究综述

装配式钢结构符合全寿命期绿色建筑理念,推广应用装配式钢结构是实现新型建筑工业化的重要途径.装配式钢板剪力墙结构是装配式钢结构在高层和高烈度区域应用的重要体现,良好的抗震性能是其应用的关键,国内外学者针对装配式钢板剪力墙结构的抗震性能进行了研究.在深入分析前人研究的基础上,介绍了装配式钢板剪力墙的工作原理、剪力墙和框架采用四边部分连接和两边连接的构造形式,对装配式开孔钢板剪力墙、装配式带缝钢板剪力墙、装配式加劲钢板剪力墙、装配式低屈服点钢板剪力墙、装配式波形钢板剪力墙、装配式屈曲约束钢板剪力墙的抗震性能发展现状进行了梳理和归纳,同时综述了装配式钢板剪力墙结构的抗震性能,总结了装配式钢板剪力墙的发展趋势.综述表明,具有可恢复功能的全装配式钢板剪力墙结构结合减震技术共同应用是今后的发展方向之一.     

钢板剪力墙研究及工程应用

对纯钢板剪力墙、内置钢板混凝土组合剪力墙、外包钢板混凝土组合剪力墙三类剪力墙进行综合研究,给出了3种钢板剪力墙特性及设计方法,同时中国建筑千米级摩天大楼为载体,对外包钢板混凝土组合剪力墙进行研究。研究表明:此3种钢板剪力墙结构延性好、耗能能力强,具有良好的抗震性能;纯钢板剪力墙结构非常适用高烈度区普通结构或350 m以下的超高层建筑;内置钢板混凝土组合剪力墙刚度大、强度高、延性好,可充分发挥混凝土和钢材2种材料的特性,但施工非常复杂;外包钢板混凝土组合剪力墙是一种新型剪力墙,对使用高强度、高性能混凝土和钢材没有限制,该种墙体更容易满足抗震性能化要求,且施工方便,工业化程度高;3种剪力墙均满足平截面假定,可采用纤维元的方法计算钢板混凝土组合剪力墙承载力。     

带高强混凝土钢板剪力墙的超高层框架-核心筒结构抗震性能研究

基于11个高强混凝土钢板剪力墙模型试验,采用有限元软件PERFORM-3D完成了不同设计参数的试件在低周反复荷载作用下的模拟分析,对比了抗剪承载力、刚度、滞回性能等参数,验证有限元模型的合理性,确定整体结构中剪力墙模型参数。采用非线性时程分析,对比研究带高性能剪力墙的超高层框架-核心筒结构与带普通钢筋混凝土剪力墙的超高层框架-核心筒结构整体地震响应和剪力墙材料损伤等差异。分析结果表明:带高强混凝土钢板剪力墙的超高层框架-核心筒结构底部剪力墙的损伤程度和范围明显减小,其底部剪力墙混凝土最大压应变与原结构相比最大可减小42.9%,钢板最大拉应变与原结构相比最大可减小64.9%。构件试验与整体结构分析均证明高强混凝土钢板剪力墙结构抗震性能优越,结构底部剪力墙损伤得到有效控制。     

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     

钢板混凝土组合剪力墙抗震性能研究

目前国内对钢板混凝土组合剪力墙结构体系的研究较少,在实际结构中基本不采用,而国外在此领域已有相当的研究。总结国外的研究成果来给我国钢骨混凝土剪力墙结构体系的研究提供借鉴。分析了钢板混凝土组合剪力墙的结构特点和抗震性能特点,总结了国外对此剪力墙的抗震性能研究现状,并解释了美国抗震规范(AISC,1997)对此剪力墙抗震设计的规定。     

四角连接弧形开口钢板剪力墙抗震性能有限元分析

利用非线性有限元软件ABAQUS建立了四角连接弧形开口钢板剪力墙分析模型，在验证了有限元计算准确性的基础上，研究了钢板墙厚度及钢板墙加劲形式等对结构抗震性能的影响，结果表明：增大钢板墙厚度，可以提高四角连接弧型开口钢板剪力墙的承载力、刚度、耗能能力，但不利于控制钢板墙的面外变形；与设置纵横加劲肋相比，设置斜加劲肋可以显著提高四角连接弧型开口钢板剪力墙的承载力、刚度、耗能能力，同时也能较好地限制加载前期钢板墙的面外变形，可以作为提高结构抗震性能的重要参考；不同四角连接弧型开口钢板剪力墙模型的等效黏滞阻尼系数值均在0.251～0.287之间，表现出良好的耗能效率；四角连接弧型开口钢板剪力墙在加载过程中可以形成稳定的拉力带，并能保障钢板墙先于框架发生破坏，形成了“强框架、弱钢板”的抗震结构体系。     

钢板剪力墙的试验研究

天津津塔是我国首座采用钢板剪力墙的超高层建筑,也是目前已知规模最大的钢板剪力墙结构,其主要抗侧力体系为钢板剪力墙和钢管混凝土柱所构成的核心筒。为研究这种结构体系及其构造做法的实际受力性能,并为设计计算提供试验依据,完成了2个2跨5层1∶5缩尺比例的钢板剪力墙模型的低周往复加载试验。试件变化的主要参数包括钢板剪力墙与周边框架的连接方式以及钢板剪力墙的加劲构造措施。试验表明,钢板剪力墙结构具有较高的承载能力,稳定的滞回性能。未设置加劲肋的钢板剪力墙试件,在加载初期即发生平面外屈曲,其滞回曲线呈现一定的S形捏拢趋势;设置有4道竖向加劲肋的钢板剪力墙试件,在加载过程中未发生平面外屈曲,其滞回曲线呈饱满的纺锤形。此外,采用摩擦型高强螺栓连接的钢板剪力墙试件在加载过程中有较大噪声,可能影响结构的正常使用。     

钢板-混凝土剪力墙研究现状

针对目前国内对钢板—混凝土剪力墙结构体系研究较少的现状,总结了国外的研究成果及在工程中的应用,分析了钢板—混凝土剪力墙的结构特点和抗震性能特点,阐述了国内该剪力墙的发展前景。     

波形钢板剪力墙抗震性能试验研究

为研究波形钢板剪力墙在水平荷载作用下的抗侧力性能,完成了水平波形和竖向波形的钢板剪力墙模型的低周往复加载试验,并采用ABAQUS有限元软件对波形钢板剪力墙模型进行了模拟分析。试验结果表明：波形钢板剪力墙结构具有较高的侧向承载力、较强的抗剪屈曲能力和稳定的滞回性能;竖向波形钢板剪力墙在加载过程中发生了沿墙体对角线的X形剪切破坏;水平波形钢板剪力墙在加载过程中未出现波形钢板的屈曲破坏。因此,水平波形钢板剪力墙的极限荷载比竖向波形钢板剪力墙的更高、延性更好、滞回曲线更加饱满。在水平受剪时,竖向波形钢板剪力墙易产生拉压效应,水平波形钢板剪力墙易发生H型钢柱屈曲。波形钢板与边缘约束H型钢柱之间的焊缝未出现开裂,焊缝连接保证结构的整体性能。对比有限元分析结果与试验得到的数据,水平波形钢板剪力墙的荷载、位移比竖向波形钢板剪力墙的更接近试验值。采用有限元法对不同波角和钢板厚度的水平波形钢板剪力墙的抗侧性能进行了分析,结果表明：当钢板比较薄的时候,容易发生波形钢板的剪切破坏;当钢板较厚的时候,容易发生边缘约束H型钢柱的过早屈曲,对结构的承载力和延性不利;当波形钢板的波角为45°时,波形钢板剪力墙的承载力以及延性性能最佳。波角过大或过小时,剪力墙承载力均有所降低。因此,水平波形钢板剪力墙宜采用45°波角与厚度适中的钢板。     

钢板剪力墙抗震性能试验研究

以天津国际金融会议酒店工程为背景对钢板剪力墙的抗震性能进行试验研究。完成了3个4层1∶5缩尺比例的钢板剪力墙试件的拟静力试验。试件主要变化参数包括墙板开洞和中柱设置。试件SPSW-1墙板开洞,试件SPSW-2墙板不开洞,试件SPSW-3带有中柱,且中柱一侧墙板开洞。在钢板剪力墙的墙板上布置了槽形和一字形两种截面形式的加劲肋。试验结果表明：钢板剪力墙结构具有良好的承载力、延性和耗能能力;开洞降低了钢板剪力墙结构的刚度和承载力;中柱提高了钢板剪力墙结构的刚度和承载力;加劲肋可增强钢板剪力墙结构的刚度和稳定承载力,开洞补强效应显著。     

双钢板混凝土组合剪力墙抗震性能研究综述

本文指出了双钢板混凝土组合剪力墙结构自身的特性和结构的受力机理,总结了国内外研究者对双钢板混凝土组合剪力墙,在结构试验、有限元模拟、理论计算和局部稳定分析4个方面的抗震性能研究现状,分析目前研究成果中存在的优缺点,提出了双钢板混凝土组合剪力墙研究中存在的若干关键问题。展望了双钢板混凝土组合剪力墙抗震性能研究的发展前景。     

内置压型钢板装配式宽连梁构件抗震性能研究

为提高装配式结构预制程度、解决剪力墙结构连梁剪压比不足问题,保证结构抗震性能,提出一种内置压型钢板装配式宽连梁.首先通过拟静力试验研究了内置压型钢板装配式宽连梁剪力墙抗震性能,然后通过结构数值模拟研究了采用该型连梁的12层剪力墙结构在地震波作用下的动力响应.研究结果表明:内置压型钢板装配式宽连梁剪力墙试件在水平往复荷载作用下,发生弯剪破坏,延性较好、耗能能力较强,与现浇连梁的剪力墙结构相比,采用压型钢板装配式宽连梁剪力墙结构抗震性能明显改善.     

双钢板组合剪力墙的抗震性能影响因素分析

双钢板-混凝土组合剪力墙是一种由外包钢板和内填混凝土组成的组合结构,它能结合钢板和混凝土两种材料的力学特性,具有高强度、高刚度、高延性、抗冲击性良好、和施工高效等良好性能特点。本文主要对国内外专家学者对该种类型的剪力墙研究成果进行归纳总结,并分析了影响其抗震性能的主要因素,主要包括连接方式、轴压比、混凝土厚度、混凝土强度、含钢率和钢板强度。以期为之后双钢板-混凝土组合剪力墙组合剪力墙的研究设计提供建议,促进其应用。     

钢筋混凝土框架薄钢板组合剪力墙滞回特性有限元分析

在对薄钢板剪力墙结构试验研究的基础上,利用ADINA分析程序建立了非线性有限元滞回分析模型,具体分析了反复加载下薄钢板剪力墙构件的受力破坏特征及抗震性能。从理论分析角度,探讨了在地震区使用薄钢板剪力墙结构的可行性。模型的分析计算显示,对于钢筋混凝土框架结构,当设计的钢板长细比适宜时,在框架内填充钢板组成的薄钢板剪力墙,可显著提高结构的刚度、承载力,同时也具有较好的延性及耗能性能,其计算所得结果与试验相一致。     

高承载钢板剪力墙抗震性能试验研究

框架-阻尼框筒是以框架-钢板剪力墙代替框架-核心筒结构中的钢筋混凝土核心筒,通过钢板剪力墙提供阻尼和刚度,形成了新的减震体系。基于该体系在超高层建筑中应用需求,完成了2个足尺钢板剪力墙的低周往复加载试验,对比分析了剪力墙在循环荷载作用下的承载力、延性、刚度及耗能能力,并与相应有限元结果进行对比。结果表明,所提出的高承载钢板剪力墙具有优良的延性和耗能能力,屈服荷载和极限荷载分别超过3300kN和5500kN,满足相应抗震设计要求。同时,有限元分析结果与试验结果吻合较好,可用于后续钢板剪力墙的优化。     

钢框架+防屈曲钢板剪力墙结构体系在装配式钢结构住宅中的应用

首钢二通厂南区棚改定向安置房项目1#住宅楼(24层)采用钢框架(钢管混凝土柱+H型钢梁)+防屈曲钢板剪力墙装配式钢结构体系,选择的结构抗侧力构件分别为防屈曲钢板剪力墙、中心支撑以及组合钢板剪力墙的结构体系,并对其进行了计算分析,对比了不同结构体系的关键技术指标.同时通过有限元模型研究了与防屈曲钢板剪力墙相连梁的刚度变化对钢板剪力墙受力性能的影响,针对防屈曲钢板剪力墙对钢梁的局部作用提出了加强措施.结果 表明:与其他结构体系相比,钢框架+防屈曲钢板剪力墙结构体系结构布置更加灵活,材料成本更低,并且防屈曲钢板剪力墙的布置对结构的抗扭转更有利;实际工程中防屈曲钢板剪力墙按照规范设计能够满足承载力和安全性的设计要求;设置局部加劲肋和加强框架梁腹板厚度能够延缓钢梁的应力增大,减小钢板剪力墙对钢梁局部的影响.     

往复加载下十字加劲波纹钢板剪力墙的滞回性能分析

作为抗侧体系,波纹钢板剪力墙结构是一种通过利用内嵌钢板墙形成用来增强性能的钢板剪力墙结构体系.波纹钢板剪力墙与平钢板剪力墙相比,其侧向刚度、承载能力及耗能能力均更优秀,但在加载后期,其平面外变形过大,应力分布不均匀,导致结构承载力和刚度严重退化.为有效缓解上述缺陷,提出一种十字加劲波纹钢板剪力墙结构,十字加劲肋的存在,...