半刚性连接钢框架-钢板剪力墙结构抗震性能试验研究

通过对半刚性连接框架-钢板剪力墙结构在水平反复荷载作用下的试验研究,得到了结构的滞回曲线、延性指标、水平刚度、梁柱应变、转角及各关键部位的变形。从耗能能力、刚度退化、承载力、延性等方面分析该种结构的抗震性能和耗能机理;依据应力分布、梁柱转角研究半刚性节点与钢板剪力墙的相互影响效果;分析结构的内力转换和破坏模式。结果表明：该结构具有良好的延性和耗能性能;半刚性节点在反复荷载作用下没有明显变形,节点刚度退化小,框架和钢板剪力墙协同工作良好;梁柱半刚性连接弱化了结构的整体刚度,框架自身承担的水平荷载有限;破坏模式为内填钢板剪力墙局部撕裂,拉力带作用明显,钢框架柱脚及梁柱半刚性连接部位形成塑性铰,框架整体呈弯曲破坏模式。图12表4参10     

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。     

半刚性框架-槽钢十字形约束钢板剪力墙结构抗震性能试验研究

为研究半刚性框架-槽钢十字形约束钢板剪力墙结构的抗震性能,通过一榀1∶3比例单跨3层半刚性框架-槽钢十字形约束钢板剪力墙的拟静力试验,研究半刚性框架与槽钢约束墙体的相互影响,分析结构的承载力、刚度、耗能和节点转动能力等。试验结果表明:该结构具有良好的耗能能力,半刚性框架和墙板协同工作良好,墙板的设置显著降低梁柱节点的延性要求,避免梁柱刚性连接在强震作用下的脆性破坏;槽钢构件的设置可改善钢板的受力性能,提高墙体的承载力和刚度,有效减少滞回曲线的"捏缩"现象,降低薄板墙的噪音及震颤,内填板以小区格内的局部屈曲为主,试件面内呈弯剪破坏模式。     

钢框架-钢板剪力墙结构的抗震性能分析

基于三拉杆等效模型和静力非线性分析方法,利用SAP 2000对3跨钢框架-钢板剪力墙结构进行静力推覆分析。在侧向荷载作用下,通过对钢框架-钢板剪力墙结构的底部剪力-顶点位移关系、层间位移、结构塑性发展、楼层剪力分配等指标的分析,研究梁柱节点采用刚性连接和半刚性连接时整体结构的抗震性能。结果表明:在整体结构处于弹性阶段时,钢板剪力墙承担的水平剪力为楼层剪力的50%,整体结构进入弹塑性状态时,钢板剪力墙结构承担70%~80%的楼层剪力;在侧向荷载作用下,钢板剪力墙最先进入屈服阶段,而后是框架梁端部出现塑性铰,最后部分框架柱端形成塑性铰,符合多道抗震防线的要求,具有良好的抗震性能。     

钢板剪力墙系统墙-架结构的相互作用

钢板剪力墙(SPSW)双系统的整体性能由内填板张力场和边界框架抗弯矩作用组成。在现有的研究文献中,作为钢板剪力墙的边界的抗弯框架被看作单独的框架(空腹框架)。然而,由于内填墙与边界框架间的相互作用,钢板剪力墙边界框架的实际性能与同样的空腹框架的性能不同。对大量根据规范设计的单层或多层钢板剪力墙及其相应的空腹框架进行数值分析研究:1)内填墙对边界框架性能的影响;2)评估内填墙的有效性。结果显示,内填墙可以显著提升抗弯框架系统在强度、刚度、延性和耗能能力方面的性能,特别是对多层抗弯框架系统而言。钢板剪力墙系统性能优于相应的空腹框架并不只是因为内填墙的作用,还因为墙-架结构相互作用带来的框架性能的提升。     

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。     

双肢钢板剪力墙抗震性能分析

为研究双肢钢板剪力墙的抗震性能,利用ABAQUS有限元分析软件对低周往复荷载作用下内填板高厚比、高宽比以及中部连梁跨度对结构滞回性能的影响进行分析,并给出各自的滞回曲线。另外,通过骨架曲线分析3个参数对结构极限承载力、抗侧刚度及延性的影响。分析结果表明：内填板高厚比和高宽比对结构的滞回性能具有较大的影响,而中部连梁的跨度则影响较小。     

带钢板剪力墙半刚接钢框架受力性能研究

基于支撑杆件和钢板受力情况以及实际钢结构工程中半刚性节点安装以及受力性能,提出了半刚接-带支撑钢板剪力墙结构体系。通过有限元软件ANSYS对单跨一层半刚接-带支撑钢板剪力墙结构进行了变参数(板厚、支撑形式、支撑大小、跨高比)非线性静力性能分析;结果表明:带支撑钢板剪力墙对提高半刚接钢框架承载力以及抗侧移刚度影响显著,并且半刚接-带支撑钢板剪力墙结构体系延性性能良好。     

半刚接钢框架-十字加劲钢板剪力墙结构滞回性能研究

对一榀单跨两层半刚接框架-十字加劲钢板剪力墙结构进行水平反复荷载作用下的抗震试验研究,系统分析结构破坏模式和耗能机理,研究节点刚度与加劲墙体的相互影响效果,得到了承载力,延性,刚度和耗能能力等指标。试验结果表明:该种结构具有良好的延性和耗能性能,安全储备高;节点刚度退化小,内填钢板的设置缓解了节点区自身的延性要求,半钢框架和墙板协同工作良好;加劲肋的设置改善了钢板的实际受力,提高墙体的承载力及刚度,减轻了滞回曲线的捏缩现象,减小钢板噪音及震颤。结构破坏模式为加劲肋屈曲,内填钢板以小区格局部屈曲为主,伴随相关屈曲;框架柱脚及梁柱半刚性连接部位形成塑性铰;试件面内呈弯曲破坏模式,研究为该种结构体系的工程应用和理论分析提供依据。     

半刚性部分组合框架-钢板剪力墙抗震性能试验研究

在钢框架-钢板剪力墙结构体系中,以部分填充混凝土型钢柱替代纯钢柱,形成半刚性部分组合框架-钢板剪力墙体系,为研究其抗震性能,通过一榀缩尺比为1∶3的单跨3层半刚性部分组合框架-钢板剪力墙的拟静力试验研究,并与已有的半刚性钢框架-钢板剪力墙试验做对比,分析了二者承载力、滞回性能、柱变形和破坏模式等方面的差异,同时采用理论对比分析了钢柱和考虑横向系杆作用的部分填充混凝土型钢柱局部屈曲承载力差异,以及横向系杆和部分填充混凝土对钢柱及双重抗侧力体系的作用效应。研究结果表明,该双重抗侧力体系协同工作性能良好,滞回性能稳定,整体位移延性系数可达3.42。以部分填充混凝土型钢替代纯钢柱,抑制了框架柱的局部屈曲和平面外的整体失稳,为内嵌钢板提供了足够的锚固刚度,从而充分发挥了钢板剪力墙的承载能力、延性和耗能能力。相较于纯钢柱框架-剪力墙体系,部分组合框架-剪力墙结构整体位移提高58.6%,一层柱的整体内凹变形角降低40.9%,实现了钢板剪力墙平面内的合理破坏模式,形成了"强框架,弱墙板"、"强柱弱梁"的钢板剪力墙体系。     

半刚性框架-无黏结十字加劲钢板剪力墙结构低周往复荷载试验研究

通过对一榀几何比例为1∶3的两层单跨半刚性框架-无黏结十字加劲钢板剪力墙结构在低周往复水平荷载作用下的试验研究，得到了循环荷载下结构的滞回曲线及各关键部位的受力变形情况。分析其承载能力、破坏形式、耗能能力、刚度退化、承载力退化、延性等指标。在此基础上，分析了无黏结十字加劲内嵌钢板与半刚性框架的相互作用。结果表明：该结构具有良好的延性和耗能能力，安全储备高；半刚性框架与内嵌钢板协同工作良好；无黏结加劲构件的设计避免了焊缝的应力集中，降低了钢板墙在加工过程中对工艺的要求；加劲构件的设置改善了钢板墙的受力模式，提高了钢板墙体系的承载力及刚度，减轻了滞回曲线的“捏缩”现象。研究结果可为半刚性框架-无黏结十字加劲钢板剪力墙结构进一步的工程应用和理论研究提供参考。     

栓焊连接钢框架钢板剪力墙结构试验研究和有限元分析

在钢板剪力墙结构中,上下两层内嵌钢板拉力带的水平分力作用在中间梁上,减小了梁端弯矩,降低了节点的刚度要求,为采用半刚性节点提供了可能。据此,提出半刚接钢框架钢板剪力墙新型结构体系的概念,并设计了单跨两层栓焊连接（节点域无加劲肋）钢框架-钢板剪力墙试件,进行了低周反复荷载试验研究和有限元分析。试验主要从整体性能方面对试件...     

密肋框格防屈曲低屈服点钢板剪力墙抗震性能试验研究

密肋框格防屈曲低屈服点钢板剪力墙是一种新型抗侧力体系,采用力学性能优良的低屈服点钢作为内填墙板,通过密肋框格抑制钢板面外屈曲。为 系统研究其抗震性能,进行了3榀1/3比例单跨两层半试件的低周往复荷载试验。对比分析各试件在循环荷载作用下的承载力、延性、刚度和耗能能力,探究 不同节点刚度和框-墙连接方式的影响,考察三者的破坏形态。试验结果表明：密肋框格防屈曲钢板墙具有稳定的承载力和良好的塑性变形能力,结构初始 侧向刚度大,耗能性能优良。防屈曲密肋框格的设置起到类似两边连接的作用,有效改善了内填板的受力特性,试件的滞回曲线饱满,避免出现“捏缩”现 象。结构具有理想的屈服顺序和较为合理的破坏模式。梁柱节点对试件的抗震性能影响较小,降低连接刚度能够提高结构的延性和耗能。最后将各试件承载 力和初始刚度的理论计算值与试验结果进行对比,二者较为吻合。     

半刚性连接钢框架-非加劲钢板剪力墙结构性能研究

半刚性连接钢框架-非加劲钢板剪力墙结构弥补了传统抗弯钢框架侧向刚度不足的缺点,为采用更加经济的半刚性节点提供了可能。为研究不同梁柱连接刚度对双体系结构抗震性能的影响,完成了3个单跨两层不同梁柱连接刚度试件的水平低周往复加载试验研究,系统分析了三者的整体性能和破坏模态,拟从承载力、刚度、延性、耗能、整体性能和节点性能六个方面对双体系的节点刚度与墙体的匹配效果进行评价。结果表明:在半刚性框架内设置钢板墙能较大程度提高结构的极限承载力与侧向刚度;结构具有理想的屈服顺序,内填板在加载初期非常有效。屈服区域延伸至整个墙体时,附加荷载将基本上由边缘构件承担,试件破坏主要由内填板的屈服和框架柱的弯扭失稳控制;节点刚度退化小,且内填板的设置缓解了节点区自身的延性要求,梁柱连接形式对试件的抗侧刚度和整体强度的影响不大,降低连接刚度有利于提高试件延性和耗能能力。     

Experimental study of low-yield-point steel plate shear wall under in-plane load

This paper describes the study of the low-yield-point (LYP) steel plate shear walls under in-plane load. In the LYP steel plate shear wall system, LYP steel was selected for the steel plate wall while the boundary frame was constructed by the high strength structural steel. A series of experimental studies examined the inelastic shear buckling behavior of the LYP steel plate wall under monotonic in-plane load. The effects of width-to-thickness ratio on the shear buckling of LYP steel plates were examined. The stiffness, strength, deformation, and energy dissipation characteristics were investigated by performing cyclic loading tests on the multistorey LYP steel plate shear walls. Excellent deformation and energy dissipation capacity were obtained for all specimens tested. The LYP steel plate shear wall system is able to exceed 5% of storey drift angle under lateral force.     

半刚性框架-密肋网格复合钢板剪力墙结构抗震性能试验研究

对一榀单跨两层半刚性框架-密肋网格复合钢板剪力墙结构进行了低周反复荷载作用下的试验研究。系统分析了结构的受力机制、破坏模式和耗能机理,得到了承载力、刚度、延性及耗能能力等指标,评价了该种结构体系的抗震性能。结果表明：结构在弹性工作阶段主要依靠墙板的剪切机制承担水平荷载,非弹性阶段区格中钢板的对角拉力带为结构提供侧向承载能力;密肋网格的设置有效限制了内嵌钢板的面外变形值,提高了结构的弹性刚度,克服了滞回曲线的“捏缩”效应,减小了钢板的噪音及震颤,显著增强了结构的耗能能力;框架与钢板墙协同工作良好,结构塑性变形能力强,安全储备高,是一种优良的抗侧力体系;破坏模式为各区格中的钢板撕裂,拉力带效应明显,边框架柱脚及边框架梁端形成塑性铰。     

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。     

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。     

四角钢连接钢框架-钢板剪力墙结构抗震性能研究

基于半刚接框架-钢板剪力墙试件的低周反复加载试验,采用ANSYS有限元软件对其滞回性能进行了数值模拟。分析循环荷载作用下试件的滞回性能及承载能力,考察其应力、变形发展历程、耗能机理和破坏模式。试验和有限元分析结果均表明：内填板的设置缓解了节点区自身的延性要求,框架和钢板墙协同工作良好,结构体系耗能优异,安全储备高,是一种理想的抗侧力结构体系。有限元模拟结构应力和变形发展历程与试验结果基本吻合。由于初始偏心、焊接残余应力等原因,弹性工作阶段,有限元分析的峰值荷载与试验值比较接近;进入塑性阶段,有限元分析的峰值荷载比试验值大,滞回环更饱满。