内置钢板-混凝土剪力墙抗剪承载能力模拟研究

内置钢板-混凝土组合剪力墙在钢筋混凝土剪力墙截面中配置钢板,充分发挥了钢筋混凝土和钢板的作用,其抗弯、抗剪性能有了明显提高。本文通过ABAQUS有限元软件建立组合墙体的精细化模型进行数值分析,并将模拟结果与试验结果进行对比,验证模型的正确性。随后通过36组模型研究了钢板厚度、混凝土强度和轴压比对组合墙体抗剪承载力的影响。最后结合中国、美国和日本的相关结构设计规范,对内置钢板-混凝土剪力墙的斜截面受剪承载力计算公式提出修改建议。     

预制装配式双开孔钢板部分约束砼组合剪力墙板抗震机理研究

基于已有外包钢板剪力墙研究成果,考虑钢板开孔形状、开孔尺寸、混凝土强度、钢板厚度等设计参数,连接件采用栓钉连接,利用有限元软件ABAQUS建立新型双开孔钢板部分约束砼组合剪力墙板的力学模型,并对其进行了单调荷载受力机理的数值模拟,对比分析了各设计参数的影响规律。研究结果显示:开孔双钢板混凝土组合剪力墙充分发挥了钢板拉力场和混凝土压力场协同作用,其受力机理与外包钢板混凝土组合剪力墙相同,且开孔措施可显著改善混凝土耗能损伤进程;单调荷载作用下,混凝土强度、钢板厚度和钢板开孔大小等参数对初始抗侧刚度、屈服承载力和极限承载力影响明显;结合利用现有交叉斜杆模型理论,提出了未考虑轴压力作用时开圆孔双钢板剪力墙斜截面受剪承载力计算方法,且计算结果与模型模拟吻合较好。相关研究成果为后续研究和工程应用提供了理论参考。     

带加劲肋多腔双层钢板-混凝土组合剪力墙有限元分析

基于带加劲肋多腔双层钢板-混凝土组合剪力墙抗震性能试验的试验结果,采用有限元软件ABAQUS建立非线性有限元模型。对加载全过程中组合剪力墙的力学性能进行分析,有限元模拟结果与试验结果吻合较好。在此基础上,分析了影响组合剪力墙力学性能的主要因素,包括混凝土强度、钢材屈服强度、钢板厚度和拉条的布置形式。结果表明:提高混凝土强度能提高组合剪力墙的承载力,但当混凝土强度高于C60时,承载力提高缓慢;提高钢材屈服强度能较明显地提高组合剪力墙的承载力;增大钢板厚度,组合剪力墙的承载力呈线性趋势增长,且初始刚度和变形能力也提高;拉条间距减小,组合剪力墙的承载力有所提高。     

双钢板-混凝土组合剪力墙变形能力分析

基于纤维法和精细材料本构模型,编制了双钢板-混凝土组合剪力墙的截面分析程序,并通过已有试验验证了分析结果的准确性。通过对6379个不同参数的双钢板-混凝土组合剪力墙的计算分析,得到了影响剪力墙截面变形能力的主要因素有考虑钢板作用的轴压比、混凝土强度、墙身的材料配比和暗柱混凝土的约束效应。研究结果表明：回归分析得到的双钢板-混凝土组合剪力墙截面极限曲率的计算公式满足精度要求并偏于安全;在此基础上,提出了双钢板-混凝土组合剪力墙基于位移的设计方法。同时,根据国内规范的设计方法,给出了双钢板-混凝土组合剪力墙的轴压比限值：对于C50以下的混凝土,双钢板-混凝土组合剪力墙的设计轴压比的限值为0.45;对于C50以上的混凝土,设计轴压比的限值可建议按n_2d,lim=-0.004f_cu+0.625计算。     

格构柱式组合剪力墙受力性能有限元分析

基于格构柱式组合剪力墙的拟静力试验结果,利用ABAQUS软件建立格构柱式组合剪力墙三维实体单元模型,模型考虑混凝土塑性损伤和钢材强化,对剪力墙试件破坏形态及侧向力-位移曲线的有限元结果与试验结果进行对比;在此基础上建立有限元模型进行参数化分析,对轴压比、C型缀板竖向间距及横向间距与钢板厚度比值对格构柱式组合剪力墙承载力及钢板屈曲等的影响进行研究。研究结果表明:4个格构柱式组合剪力墙试件破坏形态、侧向力-位移曲线、峰值荷载有限元分析结果与试验结果吻合较好;峰值侧向力随轴压比的增大而降低;当轴压比不大于0.6、C型缀板间距与钢板厚度之比不超过40时,所有格构柱式组合剪力墙峰值侧向力有限元值均大于按全截面塑性理论计算的侧向承载力;建议格构柱式组合剪力墙中C型缀板间距与钢板厚度之比不超过40。     

基于OpenSEES的陶粒混凝土钢板组合剪力墙受力性能分析

为研究陶粒混凝土钢板组合剪力墙的受力性能,采用OpenSEES有限元软件建立了陶粒混凝土钢板组合剪力墙的计算模型,并对比试验数据验证了模型的准确性;通过数值模拟,分析了轴压比、剪跨比、截面宽厚比及钢板厚度对陶粒混凝土钢板组合剪力墙受力性能的影响.结果表明:当轴压比小于0.4时,组合剪力墙承载力随轴压比增大而升高;随着剪...     

钢板混凝土组合剪力墙轴压比影响研究

钢板混凝土组合剪力墙的抗震性能与轴压比关系密切。采用Marc有限元软件对不同轴压比的钢板混凝土组合剪力墙进行了弹塑性分析,以考察轴压比对钢板混凝土组合剪力墙的抗侧刚度、滞回性能、耗能能力、变形能力以及承载力的影响,并对其分析模型进行了试验验证。研究结果表明：钢板混凝土组合剪力墙正截面承载力随轴压比变化,当轴压比为0.4时,承载力达到最大值;当轴压比在0.2～0.4范围时,钢板混凝土组合剪力墙变形能力最大,耗能能力最强;当轴压比超过0.6时,其变形能力下降,延性减小,耗能能力减弱;轴压比对钢板混凝土组合剪力墙的初始刚度有一定影响,伴随着往复加载,墙体抗侧刚度不断减小。研究中为了验证有限元分析结果的可靠性,进行了钢板混凝土组合剪力墙压弯受力缩尺模型试验。有限元数值模拟结果与缩尺模型试验结果比较接近,而按照JGJ 138-2012《组合结构设计规范》（报批稿）和纤维模型计算得到的钢板混凝土组合剪力墙正截面承载力偏于保守。为了保证钢板混凝土组合剪力墙良好的抗震性能,在实际工程中构件的轴压比设计值不宜过高。     

新型装配式钢板组合剪力墙轴压受力性能分析

新型钢板组合剪力墙是装配式构件中的一种新型抗侧力构件,为了研究该新型结构构件的设计参数对承载力的影响,采用大型有限元软件ABAQUS建立钢板组合剪力墙的有限元模型进行模拟分析,模型中混凝土和钢板均采用实体模型模拟,考虑了材料非线性。研究了钢板组合剪力墙的轴压受力机理,模拟了组合剪力墙的轴压性能,分析不同设计参数包括隔板横向间距、钢板厚度、墙体宽度、混凝土强度等级对试件承载力的影响。分析结果表明:所建立的有限元模型能较好地模拟组合墙的轴压性能,钢板厚度、墙体宽度和混凝土等级对承载力影响较为明显,均与试件的承载力呈线性关系,适中的隔板横向间距能保证该新型组合剪力墙具有最大的承载能力。     

组合钢板剪力墙屈曲强度研究

钢板外包钢筋混凝土组合剪力墙侧向刚度大、延性好,是一种有效的抗侧力构件。薄钢板墙两侧或单侧的钢筋混凝土板通过焊接栓钉和粘结作用与钢板共同工作。混凝土板旨在防止钢板受剪屈服前发生整体屈曲或局部屈曲,外包混凝土板厚度的确定是组合钢板剪力墙设计的关键。采用有限元法对组合墙板进行了弹性屈曲分析;采用薄板理论建立了组合剪力墙屈曲强度简化计算公式;讨论了板边界条件、混凝土板高厚比、钢板高厚比、混凝土弹性模量及板高宽比对有限元计算与简化公式计算结果间差异的影响;基于简化公式和有限元计算结果提出了组合钢板剪力墙弹性屈曲强度计算公式,可用于确定外包混凝土板厚度需求。     

栓钉连接双钢板-混凝土组合剪力墙抗剪性能数值分析（英文）

双钢板-混凝土组合剪力墙结构是一种新型高层建筑抗侧力构件,具有良好的应用价值和发展前景。根据其他学者的试验结果,结合相关文献中连接件的剪切滑移公式,拟合得出抗剪栓钉的剪力-滑移关系,并通过有限元软件ANSYS建立了双钢板-混凝土组合剪力墙的有限元模型。以分析组合剪力墙的剪切性能为目的,采用相关假定简化模型并与已有试验结果对比,验证有限元模型的合理性。采用验证过的有限元模型进一步对双钢板-混凝土组合剪力墙的抗剪性能进行非线性分析,研究抗剪栓钉间距、钢板厚度、混凝土板厚度、混凝土强度等级及组合剪力墙跨高比等主要参数的影响。数值结果表明,钢板、混凝土板厚度以及混凝土强度对双钢板-混凝土组合剪力墙的抗剪承载力的影响最显著,而栓钉间距会影响组合剪力墙的受剪破坏模式。     

单调荷载下带拉条钢板-型钢约束混凝土组合剪力墙力学性能分析

文章在已有相关试验和理论研究基础上,提出一种新型带拉条的钢板-型钢约束混凝土组合剪力墙,采用ABAQUS有限元软件建立了带拉条钢板-型钢约束混凝土组合剪力墙的非线性有限元模型,研究了该形式剪力墙的受力性能,分析了剪跨比、轴压比、混凝土强度等参数对剪力墙力学性能的影响。     

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。     

竖波钢板组合剪力墙等效塑性铰长度研究

竖波钢板组合剪力墙因内嵌波形钢板的几何形状优势，表现出良好的抗震性能。在基于性能的抗震设计要求下，竖波钢板组合剪力墙等效塑性铰长度的确定对合理评估其塑性变形能力至关重要，但国内外已有公式均难以体现其复杂的组合作用，有待提出针对性的简化计算式。基于课题组前期试验成果，通过对竖波钢板组合剪力墙试验破坏现象和受力机理的分析，采用OpenSEES软件，建立有限元模型。扩展研究波形钢板几何参数、约束边缘H型钢柱、分布钢筋配置、混凝土强度、设计轴压比以及剪力墙高宽比等参数对等效塑性铰长度的影响规律，发现使用波形钢板含钢率可以更有效地反映波形钢板几何参数对等效塑性铰长度的影响，而混凝土强度和分布钢筋配箍率与等效塑性铰长度呈负相关。通过理论分析和推导提出多参数控制的竖波钢板组合剪力墙等效塑性铰长度简化计算式，该式适合于估算竖波钢板组合剪力墙的塑性变形能力，可以用于该类剪力墙的弹塑性分析。     

钢板开缝对钢板混凝土组合剪力墙早期抗裂性能的影响研究

针对钢板混凝土组合剪力墙早期开裂问题,研究了钢板开缝对组合剪力墙早期抗裂性能的影响。首先基于截面约束应变分布假定,推导了开缝钢板混凝土组合剪力墙在等温荷载作用下的混凝土约束应变近似计算公式。然后采用有限元分析方法,通过实例分析对比验证了近似公式的可用性。综合近似公式和有限元分析得出了在等降温荷载作用下,钢板开缝使得混凝土约束拉应变内增外减,缝间距或缝间钢板长度一定时,缝宽越大,内增外减效应越明显。最后通过分析和讨论得出,在一定条件下,通过对钢板开缝,能够提高钢板混凝土组合剪力墙的早期抗裂性能。     

新型外包钢板内置钢筋桁架混凝土组合剪力墙抗震性能有限元分析

为了研究不同竖向钢筋桁架数量、外包钢板厚度等参数对新型外包钢板内置钢筋桁架混凝土组合剪力墙抗震性能的影响,使用有限元软件ABAQUS根据试验相关数据建立模型,进行水平往复加载并与试验结果进行对比。依据已验证的有限元模型,建立7个不同参数的组合剪力墙模型进行往复加载分析。结果表明：组合剪力墙的峰值承载力与延性随竖向钢筋桁架数量增加而增大;极限承载力随外包钢板厚度增加而增大,但提升的速度逐渐减缓;分析结果为后续该组合剪力墙的优化,应用实际工程提供参考。     

T形多腔钢-混凝土组合构件压弯性能研究

多腔钢-混凝土组合构件通过变化截面高厚比可作为组合柱、组合短肢剪力墙和组合剪力墙,灵活地应用在具体结构中,在结构外缘采用T形多腔钢-混凝土组合构件可减少室内结构柱外露。为此,针对截面高厚比为3~8的T形多腔钢-混凝土组合构件开展压弯性能研究。以截面高厚比和试件高宽比为变化参数,对4个T形多腔钢-混凝土组合构件在偏压荷载作用下的压弯力学性能进行了试验研究,并对试件的变形发展过程、破坏模式和承载力进行了分析。在试验研究的基础上,运用有限元模型分析了偏压荷载作用下T形多腔钢-混凝土组合构件的受力全过程和多腔钢管与混凝土的相互作用,并分析了截面高厚比、混凝土强度、钢材强度和钢板厚度等参数对构件压弯力学性能的影响。研究结果表明:构件在偏压荷载作用下发生整体弯曲破坏模式;多腔钢管对核心混凝土的不均匀约束作用表现为腔体角部大于内隔板对混凝土的约束,内隔板中部大于自由边钢板中部对混凝土的约束;截面高厚比是影响构件截面压弯承载力相关曲线的关键参数。在此基础上提出了适用于不同截面高厚比的T形多腔钢-混凝土组合构件的压弯承载力计算公式。     

外包钢板-混凝土组合连梁刚度分析

联肢剪力墙弹性阶段的内力分布、抗侧刚度等工作性能主要受墙肢与连梁刚度的影响。为了准确分析外包钢板-混凝土联肢组合剪力墙的受力性能,对外包钢板-混凝土组合连梁的刚度进行了分析。基于钢板与混凝土无相对变形和忽略混凝土抗拉强度的基本假定,建立了组合连梁钢与混凝土无滑移的截面内力与变形之间的关系,并推导了截面刚度的计算公式。对于常用工程设计参数范围内的组合连梁,考虑滑移后得到的抗侧刚度相比无滑移情况减小了10%~24%。通过对无滑移组合连梁刚度公式中的混凝土部分贡献的折减(折减系数为0.5),得到了无特殊界面构造的外包钢板-混凝土组合连梁的刚度计算公式。通过与有限元分析和试验结果的对比,验证了公式的准确性。     

Stiffness analysis of concrete filled steel plate composite coupling beams

联肢剪力墙弹性阶段的内力分布、抗侧刚度等工作性能主要受墙肢与连梁刚度的影响。为了准确分析外包钢板-混凝土联肢组合剪力墙的受力性能,对外包钢板-混凝土组合连梁的刚度进行了分析。基于钢板与混凝土无相对变形和忽略混凝土抗拉强度的基本假定,建立了组合连梁钢与混凝土无滑移的截面内力与变形之间的关系,并推导了截面刚度的计算公式。对于常用工程设计参数范围内的组合连梁,考虑滑移后得到的抗侧刚度相比无滑移情况减小了10%~24%。通过对无滑移组合连梁刚度公式中的混凝土部分贡献的折减(折减系数为0.5),得到了无特殊界面构造的外包钢板 混凝土组合连梁的刚度计算公式。通过与有限元分析和试验结果的对比,验证了公式的准确性。     

双波纹钢板混凝土组合剪力墙抗震性能试验研究

为研究钢板类型、墙体连接件、轴压比以及剪跨比对双波纹钢板混凝土组合剪力墙抗震性能的影响,设计并完成了15个双钢板混凝土组合剪力墙（13个波纹钢板试件、2个平钢板试件）的拟静力试验,观察了试件的破坏过程,获取了应变分布数据,分析了各变化参数对双钢板混凝土组合剪力墙抗震性能指标的影响规律。试验结果表明：与横向波纹双钢板混凝土组合剪力墙相比,竖向波纹双钢板混凝土组合剪力墙的承载力更高,承载力及刚度退化更为缓慢,延性更好;在承载力接近的情况下,双波纹钢板混凝土组合剪力墙的延性与耗能均显著优于平钢板的;设置连接件导致双钢板混凝土组合剪力墙的初始刚度降低,使其破坏阶段的承载力退化减缓,且小剪跨比时设置连接件可有效提升双钢板混凝土组合剪力墙的承载力和延性,防止其发生面外破坏;试验中增大轴压比可显著提升双钢板混凝土组合剪力墙的承载力、初始刚度和耗能能力,但双钢板混凝土组合剪力墙的承载力及刚度退化速率增快,延性变差;增大剪跨比将显著降低双钢板混凝土组合剪力墙的承载力和初始刚度,对延性和耗能能力影响并不显著;采用全截面塑性理论进行双波纹钢板混凝土组合剪力墙正截面承载力计算,试验结果与计算值吻合良好。     

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.