方钢管混凝土框架-两边连接薄钢板剪力墙力学性能研究

将薄钢板剪力墙与竖向边缘构件分开形成两边连接的薄钢板剪力墙,既具有良好的建筑适用性,又有利于保护框架柱.采用有限元软件ABAQUS 6.10对方钢管混凝土框架-两边连接薄钢板剪力墙和四边连接薄钢板剪力墙进行了非线性数值分析.通过对两边连接薄钢板剪力墙在侧向荷载作用下的受力特点分析,提出了中梁梁端剪力计算公式和钢板墙开洞处中梁腹板厚度设计建议公式.计算结果与数值分析结果吻合很好.基于建议公式的分析模型实现了"弱板强框架、强柱弱梁"的抗震设计理念,实现了双重抗震设防目标.四边连接与两边连接薄钢板墙的抗震性能比较表明,两边连接会明显降低方钢管混凝土框架-薄钢板剪力墙的侧向承载力,但仍具有稳定的滞回性能,良好的耗能能力和延性.     

方钢管混凝土框架内置开洞薄钢板剪力墙抗震性能试验研究

为研究方钢管混凝土框架内置开洞薄钢板剪力墙的抗震性能,对4个单跨2层1/3比例的方钢管混凝土框架内置薄钢板剪力墙试件进行了低周反复荷载试验,4个试件分别采用中部开洞、单侧开洞、两侧开洞和未开洞钢板剪力墙.研究了开洞形式对方钢管混凝土框架内置薄钢板剪力墙抗震性能的影响,并与方钢管混凝土框架内置未开洞薄钢板剪力墙进行对比.得到了试件的滞回曲线、骨架曲线、各阶段的荷载和位移值及抗震性能指标,分析了结构的破坏特征、延性、耗能能力、承载能力及刚度退化等力学性能.结果表明:4个试件均能够发挥钢板剪力墙的屈曲后强度,滞回性能稳定,延性较好,承载力退化平缓.中部开洞薄钢板剪力墙被加劲肋分隔为宽厚比较小的区格,耗能能力优于其余3个试件.洞口边缘构件端部连接焊缝撕裂影响了单侧开洞和两侧开洞钢板剪力墙性能的充分发挥.钢板剪力墙开洞一定程度上降低了结构承载力和抗侧刚度,但提高了耗能能力.钢板剪力墙洞口边缘构件应具有足够的强度、刚度及连接强度.     

方钢管混凝土框架-斜加劲薄钢板剪力墙的抗震性能试验研究

对2个单跨两层1:3比例的方钢管混凝土框架-薄钢板剪力墙试件进行了低周反复荷载试验,研究了斜十字加劲薄钢板剪力墙的抗震性能,并与方钢管混凝土框架-非加劲薄钢板剪力墙进行比较.得到了方钢管混凝土框架-薄钢板剪力墙的荷载-位移滞回曲线、骨架曲线、特征荷载和位移及抗震性能指标,分析了结构的破坏特征、延性、耗能能力、承载能力及刚度退化等力学性能.结果表明,方钢管混凝土框架-薄钢板剪力墙具有较高的侧向刚度和承载力,良好的延性及耗能性能;斜十字加劲肋的设置提高了薄钢板剪力墙的强度和刚度,有效抑制了钢板墙的面外变形.方钢管混凝土竖向边缘构件保证了薄钢板剪力墙性能的充分发挥.     

方钢管混凝土框架-斜十字加劲薄钢板剪力墙低周反复荷载试验研究

对三个1/3比例单跨两层方钢管混凝土框架-薄钢板剪力墙进行了低周反复荷载试验,研究了梁柱连接为穿心高强螺栓-端板节点和内隔板式节点对试件性能影响,并将方钢管混凝土框架-斜十字加劲薄钢板剪力墙与方钢管混凝土框架-非加劲薄钢板剪力墙进行对比.得到了试件的破坏形态、滞回曲线、延性、刚度、耗能能力等抗震性能指标,分析了其破坏特征、承载能力及刚度退化等力学性能.结果表明:方钢管混凝土框架-薄钢板剪力墙具有较高的承载力、抗侧刚度和良好的耗能性能.斜加劲肋能有效限制薄钢板剪力墙面外变形,提高结构初始刚度和承载力,有效减轻滞回曲线"捏缩".穿心高强螺栓-端板节点提高了节点域刚度,延缓了柱壁鼓曲.方钢管混凝土竖向边缘构件确保了薄钢板剪力墙性能充分发挥.     

方钢管混凝土框架-单侧开洞薄钢板剪力墙滞回性能研究

进行了一榀1/3比例单跨两层方钢管混凝土框架-单侧开洞薄钢板剪力墙的低周反复荷载试验,分析了其破坏过程、破坏形态及破坏机理.采用有限元软件ABAQUS对方钢管混凝土框架-单侧开洞薄钢板剪力墙进行了精细化数值模拟,分别研究了竖向边缘构件(边框柱)截面类型、开洞率δ、高厚比β、柱子抗弯刚度η和柱子轴压比n对开洞薄钢板剪力墙滞回性能的影响.结果表明,方钢管混凝土框架-单侧开洞薄钢板剪力墙具有较高的承载力、刚度和耗能能力,开洞对结构滞回性能影响明显.     

端部加强钢管-双钢板剪力墙抗震性能研究

为增强双钢板混凝土组合剪力墙抗震性能,在双钢板混凝土组合剪力墙端部钢管引入工字型钢,有效抑制构件端部屈曲。以钢管的截面形式、工字型钢尺寸、剪跨比为主要参数,利用ABAQUS有限元软件设计了18片双钢板混凝土组合剪力墙有限元模型,对其滞回性能、承载能力、耗能能力、变形及延性和刚度退化等抗震性能进行对比研究。研究结果表明：端部加强钢管-双钢板混凝土组合剪力墙的承载能力、延性、刚度退化、耗能能力相比普通钢管-双钢板混凝土组合剪力墙构件均有较大提升。随着剪跨比增大,端部加强构件的峰值荷载、屈服荷载、延性、初始刚度、等效粘滞系数的峰值均有较大提升,钢管暗柱的截面形式和工字型钢的尺寸对构件抗震性能影响不显著,构件AZ22-2.0的抗震性能较为优越。     

钢管混凝土边框不同高厚比钢板剪力墙抗震性能

为了解钢管混凝土边框不同高厚比钢板剪力墙的抗震性能,进行了3个剪跨比为1.5的1/5缩尺的钢管混凝土边框钢板剪力墙的低周反复荷载试验.试件墙体钢板截面的高厚比分别为230、115、77.在试验基础上,对各试件的承载力、刚度、滞回特性、延性、耗能及破坏特征进行了分析,建立了该新型组合剪力墙的承载力计算模型,计算结果与实验结果符合较好.研究表明:墙体钢板高厚比较大的薄钢板剪力墙承载力较低,刚度较小,延性较好;墙体钢板高厚比较小的厚钢板剪力墙承载力较高,刚度较大,延性较差;墙体钢板高厚比适中的中厚钢板剪力墙承载力和刚度介于薄钢板墙和厚钢板墙之间,但其整体抗震耗能能力好.采用强钢管混凝土边框弱钢板的设计原则,可充分发挥该新型剪力墙2道抗震防线的作用.     

外加强环式与内隔板式方钢管混凝土柱-钢梁框架抗震性能比较

为了对比外加强环式与内隔板式方钢管混凝土柱-钢梁连接框架结构的抗震性能,设计并制作了1榀3层2跨外加强环式连接的方钢管混凝土柱-钢梁框架,对其进行了低周反复加载试验,与内隔板式连接的方钢管混凝土柱-钢梁框架抗震试验成果进行比较。分析两种节点连接方式下试件的滞洄曲线、骨架曲线、延性和耗能能力、强度退化和刚度退化。结果表明:两种节点连接方式下试件的滞回曲线饱满,延性系数均大于4,满足抗震要求;外加强环式连接的试件极限承载力要明显高于内隔板式连接试件;外加强环式连接的试件具有更好的弹塑性变形能力及耗能能力,抗震性能整体优于内隔板式连接试件。     

CFST框架-SPWS结构的地震响应分析

对一按8度抗震设防的钢管混凝土框架-带竖缝钢板剪力墙结构(简称CFST框架-SPWS结构),基于LS-DYNA有限元程序对其进行了常遇地震作用下的动力响应分析,及罕遇地震作用下的倒塌分析.同时,进行了无带竖缝钢板剪力墙的框架结构在相应地震作用下的动力响应分析及倒塌分析.对比分析结果表明:钢管混凝土框架-带竖缝钢板剪力墙结构具有良好的抗震性能,在较高水平地震作用下,其结构局部破坏总是先于钢板剪力墙中出现,从而阻止或延缓了结构其他部位的破坏;钢管混凝土框架-带竖缝钢板剪力墙结构的抗倒塌能力明显强于不带钢板墙的结构,且在相同的地震作用水平下,有剪力墙结构的层间侧移明显小于无剪力墙结构.     

钢管混凝土边框与剪力墙连接键工作性能试验

钢管混凝土边框剪力墙是一种新型剪力墙,它将混凝土剪力墙侧向刚度和承载力大的优势与钢管混凝土柱抗震延性好的优势相组合.为了确保抗震安全,需充分发挥钢管混凝土边框柱与钢筋混凝土剪力墙组合的优势,合理设置二者之间的抗剪连接键.为了研究不同形式连接键的连接性能,对6个1/2缩尺的带不同形式连接键的模型试件进行了低周反复荷载试验研究,对比分析了各模型的承载力、耗能、滞回特性及破坏特征.试验表明:经过合理设计的连接键能保证钢管混凝土边框柱与剪力墙之间具有可靠连接,使二者共同工作.     

两边连接钢板混凝土组合剪力墙简化分析模型

两边连接钢板混凝土组合剪力墙是指仅与框架梁相连的组合剪力墙,该剪力墙能够避免框架柱过早发生破坏,且布置灵活,可以在跨内分段布置,有利于门窗、洞口的开设以及结构刚度的调整.采用有限元方法对两边连接钢板混凝土组合剪力墙的力学性能进行了研究,给出了其抗剪承载力-位移关系的简化曲线,推导了初始刚度计算公式,回归得到承载力计算公式,建立了便于结构体系应用的两边连接钢板混凝土组合剪力墙简化分析模型-双向偏心支撑模型.通过模型计算结果与试验结果进行对比,验证了其正确性,为进一步分析由钢板混凝土组合剪力墙构成的结构体系提供了有效的简化方法.     

三类薄钢板剪力墙滞回性能及选型

为研究四边连接、两边连接及开竖缝薄钢板剪力墙的滞回性能并对其设计选型提出建议,利用ANSYS有限元软件对三类薄钢板剪力墙的滞回性能进行数值模拟研究,对比分析了三类薄钢板剪力墙在低周往复荷载作用下的初始刚度、峰值承载力、耗能性能以及延性．分析结果表明:三类薄钢板剪力墙均具有良好的延性和耗能能力;四边连接和两边连接薄钢板剪力墙的滞回曲线有一定程度的捏缩,但其初始刚度和峰值承载力较高,可用作高层或高烈度区的多层钢结构住宅的抗侧构件;开竖缝薄钢板剪力墙的滞回曲线呈饱满的梭形,但其初始刚度和峰值承载力较低,可用作低层或低烈度区的多层钢结构住宅的抗侧构件．     

钢管混凝土框架-剪力墙结构的抗震性能分析

针对钢筋混凝土剪力墙对钢管混凝土框架结构的抗震性能影响,采用SAP2000有限元软件对12层钢管混凝土框架-剪力墙结构进行模态分析和地震响应弹塑性时程分析,并结合12层钢管混凝土框架结构进行分析比较.结果表明:在不同地震波作用下,钢管混凝土框架-剪力墙结构的层间最大位移,层间最大位移角,水平向绝对加速度峰值等数值均小于钢管混凝土框架结构的数值,数值分析表明钢管混凝土框架结构能与钢筋混凝土剪力墙很好地共同作用,表现出较好的抗震性能.     

钢管混凝土边框剪力墙抗震试验及承载力计算

为研究钢管混凝土边框剪力墙抗震性能,对不同轴压比、不同强弱抗剪连接键的矩形钢管混凝土边框剪力墙进行了低周反复荷载下的抗震性能试验研究.试验模型包括1个普通钢筋混凝土剪力墙和3个矩形钢管混凝土边框剪力墙,模型按1/4缩尺.在试验基础上,分析了各剪力墙的承载力、延性、刚度及其衰减过程、滞回特性、耗能能力和破坏特征.建立了该新型剪力墙的承载力计算模型,计算结果与实测结果符合较好.研究表明:这种剪力墙可有效地组合混凝土剪力墙与钢管混凝土边框柱的优势,抗震效果良好.     

两边连接钢板剪力墙与组合剪力墙抗剪性能

采用ANSYS有限元程序对两边连接钢板剪力墙与钢板组合剪力墙进行数值模拟分析.研究了不同高厚比下两边连接钢板剪力墙与钢板组合剪力墙抗剪静力性能的区别,分析了两种剪力墙的受力机理和破坏模式.结果表明:高厚比λ是影响两边连接钢板剪力墙抗剪静力性能的主要因素;高厚比较大的剪力墙所需要的能够完全限制钢板出平面方向位移的混凝土板厚度较小;预制混凝土板的存在改变了剪力墙钢板的受力模式,对薄钢板剪力墙尤为明显,钢板由拉力带承担水平荷载改变为截面受剪承担水平荷载.     

钢管混凝土框架-整体装配式填充墙抗震性能

为消除填充墙对框架的不利影响,充分发挥钢管混凝土框架变形能力强、延性好的优势,采用在钢管混凝土框架柱与填充墙间预留缝隙,填充墙与型钢梁间柔性连接的构造措施。为验证该种连接的可靠性,研究钢管混凝土柱框架-整体装配式填充墙的抗震性能及相互作用机理,进行了1个足尺单榀两跨两层框架填充墙模型的低周反复荷载试验。基于试验,分析了填充墙的损伤演化过程、钢管混凝土柱框架和连接件的变形及结构整体的抗震性能。研究表明:钢管混凝土柱框架-整体装配式填充墙滞回曲线饱满,耗能能力强;加载点极限移位角达1/41时,整体结构仍具有稳定的承载力,延性较好;装配式填充墙板-框架间的柔性连接,削弱了框架传递给填充墙板的荷载,延缓和减轻了整体装配式填充墙板损伤;填充墙板与装配式钢框架整体连接可靠,发挥了框架变形能力强、延性好的优势;整体结构后期承载能力稳定,具有良好的抗震性能和安全储备。     

不同屈服点薄钢板剪力墙的受力性能研究

采用有限元软件ABAQUS 6.10对薄钢板剪力墙屈服点为235 N/mm2和345 N/mm2的钢框架-薄钢板剪力墙进行了非线性数值分析,对二者的承载力、刚度、剪力分配、滞回性能及延性等进行了研究.结果表明:薄钢板剪力墙屈服点对初始承载力、刚度和剪力分配影响很小;当薄钢板剪力墙屈服后,其屈服点越高,承载力和刚度亦越大,钢板剪力墙承担的剪力越多;高屈服点薄钢板剪力墙会增加受压柱的负担,使其屈曲位置上移,降低对薄钢板剪力墙的有效锚固;加载初始阶段,低屈服点薄钢板剪力墙先于高屈服点薄钢板剪力墙屈服耗能;达到理想破坏的钢框架-薄钢板剪力墙具有很好的延性.     

装配式轻型钢管框架-轻墙共同工作性能

提出一种适用于低层或多层农房建筑的装配式轻型钢管再生混凝土框架-轻墙结构,框架由轻型钢管再生混凝土梁、柱及连接节点螺栓连接而成,轻墙为单排配筋再生混凝土薄墙板,框架与轻墙之间通过构造钢板进行螺栓连接,形成共同工作的受力体系.框架承担主要竖向荷载,同时与轻墙共同工作提供水平抗侧力.为研究钢筋间距、墙体厚度对装配式轻型钢管再生混凝土框架-轻墙结构中框架与墙体共同工作性能的影响,进行了4个装配式轻型钢管再生混凝土框架-轻墙试件及1个空框架试件的低周反复荷载试验,分析了配筋间距、墙体厚度对试件损伤演化过程、滞回特性、承载力、延性、刚度以及耗能性能的影响.结果表明:轻型钢管再生混凝土框架-轻墙结构具有良好的共同工作性能,有明确的两道抗震防线;轻墙破坏形态为剪切破坏,随后框架压弯破坏,装配式连接构造安全可靠,结构具有良好的延性;缩小配筋间距、增加墙体厚度可提高轻型钢管再生混凝土框架-轻墙结构的延性和耗能能力.     

两边连接钢板剪力墙与钢板组合剪力墙抗剪性能

为研究两边连接钢板剪力墙与钢板组合将力墙抗剪性能,采用ANSYS有限元程序对两边连接钢板剪力墙与钢板组合剪力墙进行数值模拟分析。研究了两种不同高厚比下两边连接钢板剪力墙与两边连接钢板组合剪力墙抗剪静力性能的区别,分析了两种剪力墙的受力机理和破坏模式。研究结果表明：高厚比λ是影响两边连接钢板剪力墙抗剪静力性能的主要因素;高厚比较大的剪力墙所需要的能够完全限制钢板出平面方向位移的混凝土板厚度较小; 预制混凝土板的存在改变了剪力墙钢板的受力模式,对薄钢板剪力墙尤为明显,钢板由拉力带承担水平荷载改变为截面受剪承担水平荷载。     

矩形钢管混凝土平面框架结构抗震性能的试验研究

以柱轴压比和长细比为参数,进行了四榀单层单跨由方钢管混凝土柱-矩形钢管混凝土梁组成的全矩形钢管混凝土框架的低周反复荷载试验,研究分析了该类结构体系的滞回曲线、延性、破坏机理和特征;考察了各参数对结构体系受力性能及抗震性能的影响规律.研究表明,方钢管混凝土柱-矩形钢管混凝土梁框架结构的滞回曲线饱满,没有明显的捏缩现象;位移延性系数在3.05～3.49之间,满足延性框架的要求.各参数对框架受力性能的影响表现为:随着柱轴压比的增加,试件的承载力提高,位移延性减小,刚度退化的趋势更明显.长细比不但影响曲线的形状,也影响曲线的数值.随着长细比的增加,试件的刚度降低,水平承载力明显下降,屈服位移和破坏位移显著增加.由试验结果可知,方钢管混凝土柱-矩形钢管混凝土梁框架结构具有良好的抗震性能,有进一步研究和推广应用的价值.