模块装配式组合钢板剪力墙抗剪承载力研究

传统组合钢板剪力墙结构研究以整体结构为主,在模块化研究上有所不足。基于一组模块装配式组合钢板剪力墙试验,利用ABAQUS有限元软件建立剪力墙结构有限元模型进行模拟分析,并根据组合剪力墙抗剪机理,对模块装配式组合钢板剪力墙抗剪承载力计算方法提出建议。经分析结果表明:所建立的ABAQUS有限元模型可以很好的模拟出剪力墙受力性能。所推导的抗剪屈服承载力公式计算结果与有限元模拟结果较为吻合,能很好地反映钢板剪力墙抗剪性能。     

新型组合钢板剪力墙单元的抗剪承载力

提出一种适用于钢框架结构体系的新型组合钢板剪力墙形式。对4种宽厚比的纯钢板和1种组合钢板剪力墙单元的静力加载试验的结果表明:宽厚比决定了钢板初始抗侧性能和屈曲模态;小宽厚比钢板对边界约束条件较为敏感;预制墙板对提高剪力墙单元抗剪承载力和提高屈曲荷载有一定帮助,但是对钢板抗侧性能的贡献不大。通过数值模拟增加影响参数,对新型组合钢板剪力墙单元进行了理论分析。最后给出了三边固接一边弹性约束的钢板及组合钢板剪力墙单元的抗剪承载力计算公式,并依据成品预制墙板的规格尺寸给出了组合钢板剪力墙适用的预制墙板最小厚度选择方法。     

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。     

开缝钢板剪力墙抗剪承载力分析

开缝钢板剪力墙是通过在钢板中开竖缝形成的一种新型抗侧力构件,由竖缝分隔而成的钢板柱是其基本单元,现有开缝钢板剪力墙极限抗剪承载力计算公式假定钢板柱端部全截面塑性。利用通用有限元软件ABAQUS进行参数分析,研究了钢板柱高宽比与高厚比对其极限抗剪承载力的影响。通过在钢板柱端部引入塑性区长度,对现有的抗剪承载力公式进行修正,同时考虑了较大侧向变形下拉力场对极限抗剪承载力的影响,最后给出了更加精确的开缝钢板剪力墙极限抗剪承载力计算公式。     

小剪跨比单钢板-混凝土组合剪力墙承载力研究

基于试验数据与国内主要现行规范,运用数据拟合法调整系数,修正了小剪跨比下单钢板-混凝土组合剪力墙抗剪承载力验算公式,并带入试验数据进行验证。验算表明,修正后的验算公式与试验结果更为接近,能够更准确描述低剪跨比下以剪切破坏为主的组合剪力墙试件的承载能力。     

钢板混凝土剪力墙抗剪性能试验研究

完成了2个内嵌钢板混凝土墙试件和3个外包钢板混凝土墙试件在恒定轴压力和往复剪切作用下的拟静力试验,用以研究钢板混凝土剪力墙的抗剪性能。墙试件采用工字形截面,剪跨比为1.2,腹板墙截面含钢率约6%。试验结果表明：试件腹板墙发生剪切破坏;当设计轴压比由0.3提高至0.6时,试件的受剪承载力略有提高,极限位移角减小约20%;在轴压比相同和腹板墙含钢率相近的情况下,外包钢板混凝土墙的变形能力比内嵌钢板混凝土墙大约20%;采用竖向加劲肋-缀条拉结代替栓钉-对拉螺栓连接,外包钢板混凝土墙的受剪承载力差异不大,但变形能力显著增大。对国内外46个钢板混凝土墙试验数据的分析表明,按中国规程 JGJ 3-2010《高层建筑混凝土结构技术规程》计算得到的受剪承载力平均为试验值的78%,计算公式偏于安全;而美国规范AISC 341-10和欧洲规范Eurocode 8的计算公式仅考虑钢板的抗剪贡献,计算值仅为试验值的51%,严重低估了钢板混凝土墙的受剪承载力。对大量剪力墙试验数据的分析表明,钢板混凝土墙的剪切变形能力显著优于钢筋混凝土墙和钢骨混凝土墙。     

钢-聚氨酯组合剪力墙抗剪承载力研究

以等效拉-压杆简化模型模拟钢-聚氨酯组合剪力墙在水平位移荷载作用下的受力机理,受拉区以钢板受拉条带作为拉杆的简化基础,受压区以组合压杆形式模拟结构面外变形对结构承载力的影响。利用该简化模型推导新型组合剪力墙抗剪承载力的计算公式,所以实体模型的抗剪承载力即为简化模型中拉杆与组合压杆的承载力之和。经过对弹簧刚度k的参数分析,得到k与结构水平位移之间的线性表达式,最终计算的荷载-位移曲线与有限元模拟曲线吻合的较好。说明简化模型适用于该新型组合剪力墙,并且也验证了理论计算的正确性。     

十字加劲钢板剪力墙的抗剪极限承载力

我国《高层民用建筑钢结构技术规程》规定了钢板墙剪切弹性屈曲不先于剪切屈服,其明显的不足是没有利用板的屈曲后强度,同时弹性屈曲也不能作为结构在弹塑性阶段的设计指标。本文应用板的大挠度弹塑性有限元方法对十字加劲方形钢板剪力墙的屈曲后性能和极限承载力进行了系统的研究,并在大量数值分析的基础上,提出了以板的平均剪切应变相应的剪应力作为钢板剪力墙承载能力的极限状态,以达到利用薄板屈曲后强度的目的,进而提出了钢板剪力墙承载力的设计简化计算公式及钢板墙侧柱刚度阈值的计算公式,供设计参考。数值计算结果表明,影响钢板墙抗剪性能主要有三个参数:板高厚比、肋板刚度比和边柱刚度。     

外包钢板混凝土T形短肢剪力墙抗剪承载力分析

为了研究外包钢板混凝土T形短肢剪力墙在水平往复荷载作用下的抗剪承载能力,设计了11个T形短肢剪力墙试件,应用ABAQUS有限元分析软件建立了分析模型,对试件施加竖向荷载和水平往复荷载,有限元分析时考虑了材料的非线性。分析了不同肢厚比、不同钢板厚度和不同轴压比等参数对试件抗剪承载力的影响,结果表明:提高钢板的厚度可有效的提高试件的承载能力和耗能能力;控制肢厚比在6左右可有效提高试件的极限荷载,继续增大之后影响不大;控制轴压比在0.3左右时可以有效提高试件极限荷载和延性,轴压比继续增大之后,试件的极限荷载和延性都在下降。根据以上对试件的分析结果,基于叠加法,提出了外包钢板混凝土T形短肢剪力墙试件的抗剪承载力计算公式,计算结果与模拟结果数据吻合较好,可为设计应用提供依据。     

钢板-混凝土组合剪力墙裂缝控制的研究

超高层建筑核心筒钢板-混凝土组合剪力墙,结构尺寸大、强度等级高、钢板与混凝土线膨胀系数差异等,容易引起墙体表面开裂现象。为控制裂缝,通过优化配合比、监测温度和应变等手段研究裂缝,结果表明:钢板-混凝土组合剪力墙中心最高温度低于理论试验绝热温升最高温度;剪力墙水平方向应变大于竖直方向应变,容易产生纵向裂缝;监测发现168 h内产生最大拉应变为125με,即产生拉应力为4.5 MPa,最大压应变为300με,压应力为10.8 MPa;墙体表面无裂纹,表观质量趋近完美。     

低屈服点钢板剪力墙抗侧刚度及抗剪承载力研究

在水平荷载作用下,低屈服点钢板剪力墙的边缘框架与内填钢板协同工作,共同参与抵抗水平力。边缘框架类似于纯抗弯框架,内填钢板会对边缘框架产生附加作用。考虑内填钢板对边缘框架的附加作用,对边缘框架和内填低屈服点钢板剪力墙钢板的抗侧性能分别进行理论分析,得到低屈服点钢板剪力墙的抗剪承载力及各阶段的抗侧刚度。利用ANSYS分析不同宽厚比低屈服点钢板剪力墙在单调水平荷载作用下的抗侧性能,并与理论分析结果对比,证明理论推导公式具有较好的准确性。     

钢板-混凝土组合剪力墙的承载力和应用研究

钢板-混凝土组合剪力墙具有承载能力高,耗能能力强的特点,可充分发挥钢板和混凝土之间的联合作用。从受力机理出发,介绍钢板-混凝土组合剪力墙的承载力计算方法,使用有限元法分析混凝土板厚、钢板的高厚比和跨高比对组合剪力墙承载力的影响。     

钢板-混凝土组合剪力墙受剪性能试验研究

通过11片高宽比为1.5、轴压比为0.5的钢板-混凝土组合剪力墙抗震性能试验研究,对比了不同连接形式钢板-混凝土组合墙受剪破坏形态、极限承载力及延性性能。试验表明,钢板-混凝土组合墙中型钢、钢板与混凝土可很好地协同工作,而且四周焊接的钢板-混凝土组合墙可大幅度提高受剪承载力,而延性与普通配筋墙相当或略高;采用连接板与周边型钢连接的钢板-混凝土组合墙,其承载力提高幅度取决于连接板的强度,延性性能较好。基于承载力叠加原理提出的钢板-混凝土组合剪力墙受剪承载力设计计算公式与试验结果吻合较好,并具有适当的安全度,同时还提出了钢板-混凝土组合剪力墙受剪截面控制条件的建议公式。     

闭口型压型钢板-混凝土组合板纵向抗剪承载力研究

为研究闭口型压型钢板-混凝土组合板的纵向抗剪承载力,进行了3块闭口型组合板的静力加载试验,分析闭口型组合板的破坏现象、裂缝分布以及端部滑移等情况。试验结果表明:3块组合板均发生纵向剪切破坏,组合板端部配置栓钉对抗剪承载力的提高有显著作用,栓钉可以抑制端部滑移的发展。在试验基础上,采用有限元分析方法进一步研究了闭口型组合板纵向抗剪承载力的影响因素,得出了组合板各参数对其抗剪承载力的影响程度。对比分析了国内外组合板抗剪承载力的计算方法,并给出了适用于该种闭口型组合板的纵向抗剪承载力的计算式。     

预制混凝土板对组合剪力墙抗剪静力性能的影响

采用ANSYS软件分析了预制混凝土板厚度和混凝土强度对钢板混凝土组合剪力墙承载力及初始剪切刚度的影响,通过与钢板剪力墙对比,探讨了钢板混凝土组合剪力墙的受力机理和破坏模式.研究结果表明:与钢板剪力墙相比,预制混凝土板能够有效地抑制钢板屈曲,明显地提高钢板混凝土组合剪力墙抗剪承载力及初始剪切刚度,钢板的受力形式也发生了明显的变化.     

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。     

压型钢板-再生混凝土组合板纵向抗剪承载力试验

压型钢板-混凝土组合楼板作为一种组合结构有着很大的优越性,不仅可以充分发挥钢材的抗拉性能和混凝土的抗压性能,同时压型钢板可以作为模板使用,方便施工,提高工程进度。为了研究将再生混凝土应用到压型钢板-混凝土组合板中的可能性,设计了6块压型钢板-再生混凝土组合楼板,完成了静力试验,分析了不同剪跨比对纵向抗剪承载力的影响,得到组合板的荷载-纵向相对滑移关系曲线。采用欧洲规范4的建议公式,以试验数据为依据,回归得出再生混凝土组合楼板的剪力粘结系数m,k,为压型钢板再生混凝土组合板的工程设计提供参考依据。     

钢板混凝土剪力墙抗剪栓钉设计方法研究

钢板混凝土剪力墙广泛用于超高层混合结构,钢板与混凝土之间的组合作用,使其有着高的承载力、良好的刚度和延性,钢板与混凝土之间抗剪连接件设计是实现这种组合作用的关键保障,目前设计标准中尚未有针对这种平面构件连接件的定量计算方法。在总结相关标准及文献的基础上,根据钢板混凝土剪力墙的受力特点,提出了钢板与混凝土的正截面和斜截面的界面剪力的计算方法,进而得到总界面剪力,据此来计算连接件(栓钉)的需求量,在界面上分区布置;探讨了栓钉布置方式和钢板局部稳定性对栓钉间距的影响,发现梅花形布置能适当增加栓钉间距,给出了不同布置方式并考虑钢板局部稳定时栓钉间距与钢板厚度比的最大值。最后,以一实际混合结构工程为例,探讨了上述方法的适用性,可供设计参考。     

超高层钢板-混凝土组合剪力墙裂缝控制关键技术研究

北京绿地中心4号商务办公楼工程为超高层工程,建筑面积129 611 m2,建筑高度260 m。对钢板-混凝土组合剪力墙裂缝控制关键技术进行了试验墙的研究,通过优化节点设计,创新采用了约束钢板连接及对称跳焊等工艺控制钢板剪力墙的焊接变形与残余应力,研发高性能高流态混凝土,对钢板剪力墙、钢筋绑扎、模板安装、混凝土浇筑等施工过程进行管理,制订有针对性的养护措施,成功控制住了钢板—混凝土组合剪力墙有害裂缝的产生,提升了该结构体系的施工质量。     

高强度混凝土–钢板组合剪力墙混凝土裂缝检测分析

结合长沙国际金融中心项目就钢板剪力墙应用进行研究,通过对组合剪力墙早期应变、温度监测和分析计算,得出组合剪力墙开裂状态,分析混凝土开裂原因,对后续施工的实际工程提出意见与建议,对钢板混凝土组合剪力墙结构耐久性的提高有一定的实际意义。