延性折板式钢板剪力墙

多高层建筑结构长期存在的问题之一是:框架容易做成延性结构,而抗侧力结构如剪力墙却延性很差.探讨折板式钢板剪力墙,就是对延性抗侧力结构的尝试,其基本思路是利用折板式的几何形状,使钢板先达到材料屈服极限,避免钢板剪力墙出平面的弹性失稳,充分发挥材料的强度和延性.     

水平加劲钢板剪力墙承载性能试验研究

加劲钢板剪力墙结构是一种适合工业化生产的新型抗侧力构件。为考察水平加劲钢板剪力墙的受力性能,分别对两榀1/3水平加劲模型试件进行推覆和低周反复荷载试验,研究水平加劲钢板剪力墙的变形性能,分析结构滞回性能、刚度退化、延性和耗能能力等。研究结果表明:水平加劲钢板剪力墙的抗侧刚度较高、耗能能力好、延性系数大于3、承载力退化缓慢。钢板剪力墙水平加劲肋门槛刚度的确定应基于钢板剪力墙弹塑性分析。     

纯剪荷载作用下帽型冷弯薄壁型钢屈曲约束钢板墙元的抗震性能试验研究

提出了一种帽型冷弯薄壁型钢屈曲约束钢板剪力墙结构抗侧力体系。为了研究该帽型冷弯薄壁型钢屈曲约束钢板剪力墙结构的抗震性能,剥离了钢板剪力墙结构抗侧力体系中梁柱框架刚接对体系抗侧力的贡献,从钢板剪力墙中提取出“墙元”,并保证其为纯剪受力状态,设计了5个帽型冷弯薄壁型钢屈曲约束钢板剪力墙墙元试件,对其进行往复剪切荷载下的拟静力试验。结果表明：帽型冷弯薄壁型钢屈曲约束钢板剪力墙结构承载能力稳定,位移延性系数达到7以上,极限位移角达0.03rad,塑性变形能力较强;帽型冷弯薄壁型钢可以阻断内嵌钢板斜向通长拉力带,使钢板约束覆盖区域处于平面剪切受力变形状态,从而提升结构承载力、刚度和耗能能力,充分发挥钢板的材料性能;外贴OSB装饰板材可以满足建筑功能的适用性,同时强化了整体结构的抗震性能。     

横置蜂窝形截面钢板剪力墙的弹性屈曲分析

在当代高层建筑中,作为抗侧力体系的钢板剪力墙的应用越来越多。由于平钢板剪力墙结构平面外的稳定性很差,通过将两个折板组合形成横置蜂窝形截面钢板剪力墙来改善薄钢板剪力墙的稳定性,使墙板、柱的受力合理、传力明确。分析表明:失稳前,该种截面形式的钢板剪力墙能充分发挥钢材的强度和延性。     

钢框架-防屈曲开斜槽耗能钢板剪力墙装配式结构体系抗震性能分析

防屈曲开斜槽耗能钢板剪力墙(简称开斜槽钢板墙)是一种新提出的抗侧力构件,相比于普通钢板剪力墙,具有多个可调参数、耗能稳定且延性好的优点,并可作为装配式单元,通过组装单元的方式形成装配式剪力墙结构,进一步形成不同的装配式抗侧力体系。本文介绍了钢框架-开斜槽钢板墙装配式结构体系,包括开斜槽钢板墙设计方法,装配式剪力墙结构以及结构体系设计方法,并以20层办公大楼为例进行设计,对结构在小震和大震下的抗震性能进行分析。计算结果表明,开斜槽钢板墙可提供较大的抗侧刚度,能充分发挥耗能作用,保护主体结构安全,符合双重抗侧力体系的原则,该结构体系具有优越的抗震性能。     

超高层核心筒薄型钢板剪力墙施工分析

超高层结构在核心筒中设置钢板剪力墙是近几十年来发展的一种新型抗侧力结构体系。钢板剪力墙综合了钢框架支撑体系及钢筋混凝土剪力墙抗侧力体系的优点,具有偏心支撑的结构性能。钢板剪力墙主要承受水平力作用,竖向力作用完全由周边框架柱承担,完全符合第一道抗震防线低轴压比的抗震设计要求,是非常理想的抗侧力构件。但在钢板剪力墙的施工过程中,由于工序交叉、作业面狭小,施工时不可控因素较多。针对超高层核心筒薄型钢板剪力墙施工进行分析。     

带大矩形洞口钢板剪力墙力学性能研究与设计方法初探

钢板剪力墙延性好、耗能能力强,是一种新型的高层抗侧力构件。工程实践中为满足开窗洞和开门洞的要求,需要采用带大矩形洞口的带肋钢板剪力墙作为抗侧力构件的方案。目前国内外对于此类钢板剪力墙尚未见到系统的研究,设计规范中缺乏可操作的具体规定。通过试验研究和数值分析方法对带大矩形洞口钢板剪力墙的受力性能进行了较为深入的研究,结果表明水平边框梁和竖向边框柱的面外刚度对结构的整体性能影响较大,薄钢板剪力墙开洞后刚度有所降低,根据开洞薄钢板墙的力学特点,提出了矩形洞口周边的边框梁和边框柱设计方法。     

组合抗侧体系在大高宽比和长宽比超高层钢结构建筑中的应用与试验研究

大高宽比和长宽比高层建筑具有抗侧力效率低、结构扭转振动控制难度大以及风振舒适度控制难度大等典型特点，选择高效的抗侧力体系方案，并控制抗侧力构件在各级超越概率地震作用下的合理屈服机制是该类建筑设计需考虑的关键问题。以南京市某超高层钢结构建筑为工程背景，经多方案比选研究，采用钢框架-钢支撑-钢板墙组合抗侧结构体系，对组合抗侧结构体系进行了分析和性能研究，并对该体系中的大高宽比钢管混凝土端柱-钢板剪力墙消能减震子结构进行了试验研究。研究表明：通过合理布置抗侧力构件，组合抗侧体系可以满足大高宽比、大长宽比条件下结构的刚度和扭转控制要求，满足结构预定的抗震性能目标并可实现结构抗震防线的有序可控退化。钢板墙结构总体表现出较高的承载能力和充足的延性，实现了钢板剪力墙结构“优先屈服”和“高耗能”的设计理念。     

双钢板组合剪力墙的初始变形和施工应力分析

双钢板组合剪力墙是一种新型抗侧力构件,它综合了钢板剪力墙和混凝土剪力墙的优点。较高的抗侧刚度、极限承载力、良好的延性和耗能能力使其具有广泛的工程前景。然而在实际施工过程中,通常将外侧钢板作为模板,连续多层浇筑混凝土。采用ABAQUS建立数值分析模型,研究了施工过程中的钢板平面外初始变形和钢板初始压应力对组合剪力墙抗震性能的影响。数值分析结果表明,钢板平面外初始变形和钢板初始压应力均会在一定程度上降低剪力墙的极限承载力和延性。最后给出了控制施工过程中钢板平面外初始变形和钢板初始压应力的建议。     

无粘结十字加劲钢板剪力墙结构抗剪性能分析

十字加劲钢板剪力墙已被试验证明是优秀的抗侧力耗能构件,但加劲构件与内嵌钢板无粘结时,其对内嵌钢板的作用尚需进一步研究。利用有限元分析软件ABAQUS,对单层单跨无粘结十字加劲钢板剪力墙结构的抗剪性能进行数值模拟,分析在水平荷载作用下,构件的受力破坏特征及抗剪性能。研究表明,无粘结十字加劲钢板剪力墙结构具有良好的延性及抗剪性能,内嵌钢板能承担更多的剪力,对周边框架不利作用的降低幅度与传统十字加劲钢板剪力墙基本相同。参数分析结果表明:框架柱轴压比、墙体高厚比和肋板刚度比是影响钢板剪力墙抗剪性能的主要因素。     

带约束拉杆双层钢板内填混凝土组合剪力墙抗震性能试验研究

提出一种带约束拉杆双层钢板内填混凝土组合剪力墙,通过对6个剪跨比为2.0、轴压比为0.6的此类剪力墙试件的低周往复加载试验,研究试件的破坏形态、滞回曲线、骨架曲线、承载力退化、刚度退化、位移延性系数和耗能等抗震性能。结果表明：带约束拉杆双层钢板内填混凝土组合剪力墙抗震性能良好,6个试件的屈服位移角平均值为1/147,极限位移角平均值为1/48,位移延性系数平均值为3.57;减小约束拉杆间距和采用梅花式布置约束拉杆的方式,能更好地对钢板和混凝土提供约束,延缓钢板局部屈曲,增大混凝土的极限变形能力,提高剪力墙承载力、延性和耗能能力,减缓承载力退化和刚度退化,改善剪力墙抗震性能。     

格栅管式双钢板混凝土组合剪力墙抗震性能试验

制作了3榀格栅管式双钢板混凝土组合剪力墙试验试件,并开展组合剪力墙的低周反复水平荷载试验,绘制出了试件的滞回曲线及骨架曲线。结果表明:格栅管式双钢板混凝土组合剪力墙具有承载能力高、延性好和耗能能力强等优点;新型组合剪力墙可充分发挥格栅式钢墙板和管内混凝土的材料性能,管内混凝土处于三向受压状态,提高了混凝土的抗压强度和延性,外侧钢墙板承担全部拉应力,管内混凝土承担全部压应力,协同工作优势互补;在1/25 rad位移角状态下循环加载80次,新型组合剪力墙塑性铰区域的管内混凝土没有明显的损坏,试验全过程没有任何异响,说明新型组合剪力墙在罕遇地震时也具有良好的工作性能和抗震延性;格栅管式双钢板混凝土组合剪力墙可实现高轴压比、高延性和薄墙厚的抗震剪力墙设计要求。     

不同屈曲约束形式的钢板剪力墙往复剪切性能试验

为研究不同冷弯薄壁型钢屈曲约束形式的钢板剪力墙的往复剪切性能,剥离框架对钢板剪力墙结构抗侧力的贡献,单独对3个不同屈曲约束形式的钢板剪力墙结构试件和1个纯钢板剪力墙结构试件进行了拟静力试验研究,并通过试验与理论分析揭示了不同屈曲约束形式的钢板剪力墙在往复剪切作用下的力学性能与失效机理。结果表明:冷弯薄壁型钢对钢板剪力墙的面外变形具有较好的约束作用,显著提高了钢板剪力墙的耗能能力、延性和承载力; 竖向屈曲约束构造形式对钢板剪力墙的耗能能力提高效果最好,其次是水平约束形式,最差是45°斜向约束形式; 对于带45°斜向约束的试件而言,由于约束形式非轴向对称,其承载力在推、拉方向上表现出明显的差异,即在拉力带垂直于冷弯薄壁型钢约束时,其承载力更高。     

往复剪切荷载作用下双波形薄钢板的弹塑性 屈曲行为

为研究双波形薄钢板在达到或接近钢材屈服时的弹塑性屈曲行为,完成了4个不同螺栓间距的双波形薄钢板试件和1个单片波形薄钢板试件在往复剪切荷载作用下的拟静力试验。结果表明:设计合理的双波形薄钢板能够先达到全截面屈服抗剪承载力,然后在往复剪切荷载作用下交替发生弹塑性局部剪切屈曲,形成X形屈曲褶皱及撕裂裂缝而破坏; 双波形薄钢板的极限抗剪承载力大于单片波形薄钢板的2倍,最大提高约18%; 双波形薄钢板的滞回曲线表现出一定的“捏拢”现象,在其抗剪承载力达到峰值之后,随着滞回圈数的增加其抗剪承载力和卸载刚度退化明显,但其等效黏滞阻尼系数无显著下降; 双波形薄钢板在剪切荷载作用下可分为弹性、弹塑性局部屈曲以及承载力退化3个工作阶段,由于波形钢板的“手风琴”效应,双波形薄钢板基本不具备屈曲后抗剪承载力,其极限抗剪承载力状态即为弹塑性局部剪切屈曲状态。     

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。     

不同面外约束下带缝钢板剪力墙的抗剪性能研究

采用有限元软件ABAQUS,考虑几何非线性和面外初始缺陷的影响,对比分析钢筋混凝土板约束、刚性板约束以及无面外约束的带缝钢板剪力墙在水平荷载作用下的刚度、抗剪承载力、延性和耗能能力,并研究面外约束对带缝钢板的应力分布和面外屈曲的影响。结果表明:钢筋混凝土板可以抑制带缝钢板的弹性屈曲,降低带缝钢板的拉力带效应,提高带缝钢板剪力墙的延性、抗剪承载力和耗能能力。为了使钢筋混凝土板能更好地约束带缝钢板的面外屈曲,建议在剪力墙的小变形阶段,混凝土板不参与抗剪。     

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。     

屈曲约束钢板剪力墙约束板研究(II)——承载力需求及试验验证

本文基于薄板大挠度理论,推导了钢板剪力墙所受剪力与面外挠度的关系,并考虑了弹 塑性屈曲的影响,得到了屈曲约束钢板剪力墙达到极限承载力时的面外挠度,将其代入平衡偏 微分方程后得到了芯板与约束板间面荷载的计算公式。根据国内相关规范,提出了约束板的整 体抗弯、冲切、局压等承载力验算方法,并最终得到约束板的承载力需求公式。此外,本文还 给出了芯板与约束板间连接螺栓的设计公式。最后,本文通过试验对屈曲约束钢板剪力墙约束 板的设计要求进行了验证。     

三边约束组合钢板剪力墙单元抗震性能试验研究

提出一种适用于钢框架结构体系的新型组合钢板剪力墙单元,它由三边固接一边弹性约束的钢板和预制水泥基覆板组合而成。通过三种钢板宽厚比的纯钢板剪力墙和组合钢板剪力墙共6个试件的静力加载试验,考察宽厚比对三边约束钢板受剪承载力的影响,同时考察分析预制水泥基覆板对内嵌钢板的屈曲承载力和受剪承载力的影响。试验结果表明：宽厚比决定了钢板初始抗侧性能和屈曲模态;预制水泥基覆板对提高剪力墙单元受剪承载力和钢板屈曲承载力有一定帮助;通过有效抑制内嵌墙板的面外屈曲,可以提高组合钢板剪力墙单元的抗震性能。