钢板剪力墙研究及工程应用

对纯钢板剪力墙、内置钢板混凝土组合剪力墙、外包钢板混凝土组合剪力墙三类剪力墙进行综合研究,给出了3种钢板剪力墙特性及设计方法,同时中国建筑千米级摩天大楼为载体,对外包钢板混凝土组合剪力墙进行研究。研究表明:此3种钢板剪力墙结构延性好、耗能能力强,具有良好的抗震性能;纯钢板剪力墙结构非常适用高烈度区普通结构或350 m以下的超高层建筑;内置钢板混凝土组合剪力墙刚度大、强度高、延性好,可充分发挥混凝土和钢材2种材料的特性,但施工非常复杂;外包钢板混凝土组合剪力墙是一种新型剪力墙,对使用高强度、高性能混凝土和钢材没有限制,该种墙体更容易满足抗震性能化要求,且施工方便,工业化程度高;3种剪力墙均满足平截面假定,可采用纤维元的方法计算钢板混凝土组合剪力墙承载力。     

低剪跨比闭口型压型钢板组合剪力墙抗震性能试验研究

综合考虑闭口型压型钢板的板肋具备优越的连接件性能和抑制钢板屈曲等有利因素，提出一种外包闭口型压型钢板混凝土组合剪力墙结构。为研究轴压比、混凝土强度、钢板厚度和增强连接构造(钢板表面设置螺钉和肋缝灌胶)对组合剪力墙抗震性能的影响，进行了6个剪跨比为1.0的闭口型压型钢板组合剪力墙试件低周往复加载试验。试验加载过程中，采用非接触式3D-DIC测量系统对外包压型钢板的全场应变进行监测。试验研究表明：闭口型板肋能较好地发挥抗剪连接件作用，从而实现外包钢板和内填混凝土之间良好的共同工作性能；钢板屈曲后在主拉应变方向形成斜向拉力场作用，所有组合剪力墙试件荷载达到峰值时，各板带钢板在主拉应变方向已基本屈服；组合剪力墙具有稳定的滞回性能和良好的变形能力，极限位移角为1/53～1/38,钢板与混凝土的连接无需进一步采取增强措施。基于钢板拉力场理论模型和混凝土软化拉压杆模型，提出组合剪力墙水平受剪承载力计算公式，其计算值与试验值吻合良好。     

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.     

配置栓钉钢板与外包高强混凝土界面黏结-滑移性能研究

为了提高剪力墙内钢板与高强混凝土界面的黏结 滑移性能,进行了10个配置列阵栓钉抗剪键的钢板外包高强混凝土墙板试件的推出试验。试件设计参数包括混凝土强度、栓钉长径比、拉结筋构造等。通过分析荷载-滑移曲线、黏结强度等性能指标,研究了不同参数对钢板与外包高强混凝土间黏结-滑移性能的影响。给出了钢板外包高强混凝土剪力墙中栓钉的受剪承载力计算公式,得到了不同构造下黏结-滑移本构关系。研究表明:混凝土强度对钢板外包高强混凝土剪力墙黏结强度的影响呈正相关;栓钉长径比不小于4且不大于8时,增大长径比对界面受剪承载力的提高影响不大;将拉结筋取代部分栓钉后可大幅度提高钢板外包混凝土剪力墙的残余黏结强度。给出的钢板高强混凝土剪力墙内栓钉受剪承载力拟合计算式所得结果以及黏结 滑移本构关系拟合曲线与试验结果均符合较好,可为工程应用提供参考。     

双钢板混凝土组合剪力墙抗震性能研究综述

本文指出了双钢板混凝土组合剪力墙结构自身的特性和结构的受力机理,总结了国内外研究者对双钢板混凝土组合剪力墙,在结构试验、有限元模拟、理论计算和局部稳定分析4个方面的抗震性能研究现状,分析目前研究成果中存在的优缺点,提出了双钢板混凝土组合剪力墙研究中存在的若干关键问题。展望了双钢板混凝土组合剪力墙抗震性能研究的发展前景。     

钢板单面外包混凝土组合剪力墙栓钉剪力需求

钢板外包混凝土组合剪力墙由钢板双面或单面外包钢筋混凝土板及栓钉构成,是一种新型的抗侧力构件。混凝土板主要为钢板提供侧向约束,使钢板剪切屈服先于屈曲,栓钉除了起组合作用还要传递钢板与混凝土板间的剪力。采用有限元分析了28个钢板单面外包混凝土组合剪力墙算例栓钉的剪力需求。考察了墙板在单调侧向荷载作用下栓钉剪力的发展变化,栓钉直径、钢板厚度、混凝土板厚度和栓钉数量对最大栓钉剪力的影响。基于有限元计算结果的拟合,分析了组合剪力墙中钢板与混凝土板抗侧承载力贡献,栓钉群剪力的分布,提出了钢板单面外包混凝土板组合剪力墙设计中栓钉剪力需求计算公式。     

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。     

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。     

双钢板组合剪力墙的抗震性能影响因素分析

双钢板-混凝土组合剪力墙是一种由外包钢板和内填混凝土组成的组合结构,它能结合钢板和混凝土两种材料的力学特性,具有高强度、高刚度、高延性、抗冲击性良好、和施工高效等良好性能特点。本文主要对国内外专家学者对该种类型的剪力墙研究成果进行归纳总结,并分析了影响其抗震性能的主要因素,主要包括连接方式、轴压比、混凝土厚度、混凝土强度、含钢率和钢板强度。以期为之后双钢板-混凝土组合剪力墙组合剪力墙的研究设计提供建议,促进其应用。     

双层钢板-内填混凝土组合剪力墙整体稳定性分析

考虑几何初始缺陷和材料非线性,对带钢管混凝土端柱的双层钢板-内填混凝土组合剪力墙进行有限元弹塑性整体稳定性分析,研究高度、宽度、厚度、钢板与钢管厚度、混凝土强度和钢材强度等参数对墙体整体稳定性能的影响。通过有限元分析,得到极限稳定承载力、荷载-位移曲线和与组合剪力墙发生失稳时的应力云图。采用三项式和《钢结构设计标准》(GB 50017—2017)的整体稳定系数公式进行分段拟合,拟合出整体稳定系数计算公式。最后提出轴压作用下的组合剪力墙的极限稳定承载力公式。结果表明：拟合公式计算的整体稳定系数略低于有限元模拟结果,说明本文提出的整体稳定系数计算公式较为安全合理。     

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。     

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。     

双钢板-混凝土组合剪力墙抗震性能试验研究

提出一种新型的配置L形拉结件的双钢板-混凝土组合剪力墙。通过两组共6个双钢板-混凝土组合剪力墙试件的拟静力试验,对此新型组合剪力墙的抗震性能进行了研究。试件改变参数主要为轴压比和连接件间距,在试验的基础上对试件的破坏形态、承载能力、滞回曲线、骨架曲线、刚度退化曲线等进行分析。试验研究表明：L形拉结件的配置既能增强外包钢板对核心内混凝土的约束作用又能抑制外包钢板的屈曲,充分保证了外包钢板和混凝土之间的协同工作,此新型组合剪力墙具有较高的承载力,较好的延性及耗能能力。在达到峰值荷载之前,墙体钢板未发生明显的局部屈曲变形,最终组合剪力墙均因端柱屈曲拉裂而开始破坏;破坏时极限位移角的平均值为1/58;随着距厚比减小,试件的水平承载力和延性系数均显著提高。     

两边连接钢板-混凝土组合剪力墙抗震性能试验研究及有限元分析

对两边连接钢板-混凝土组合剪力墙和两边连接钢板剪力墙进行了拟静力试验,研究了组合剪力墙在反复荷载作用下的力学性能,分析了混凝土板对组合剪力墙承载力和耗能能力的影响。采用有限元软件ANSYS分析了两边连接钢板-混凝土组合剪力墙的力学性能。研究结果表明：钢板剪力墙和组合剪力墙均表现出良好的延性;组合剪力墙中混凝土板的存在明显提高了其承载力和耗能能力,有效限制了钢板的平面外屈曲变形;在文中分析的参数范围内,当混凝土板厚度超过一定限值时能有效限制钢板的平面外变形,两边连接钢板 混凝土组合剪力墙的承载力主要与跨高比有关,随着跨高比的增加,组合剪力墙的承载力逐渐提高。     

钢管混凝土边框内藏钢板剪力墙抗震试验与分析

完成了6个钢管混凝土边框钢板剪力墙抗震性能试验研究,试件包括3个不同钢板厚度的钢管混凝土边框纯钢板剪力墙和3个对应钢板厚度的钢管混凝土边框内藏钢板组合剪力墙.基于试验,分析了各试件的承载力与变形特点.采用ABAQUS软件对各试件的受力与变形特点进行了有限元分析,有限元模拟结果与试验结果符合较好.试验及分析表明:钢管混凝土边框纯钢板剪力墙具有良好的延性;钢管混凝土边框内藏钢板组合剪力墙,承载力和刚度比纯钢板剪力墙明显提高,综合抗震性能良好.     

带钢板耗能键的钢管混凝土排柱组合剪力墙抗震性能研究北大核心CSCD

采用ABAQUS软件,建立4个带钢板耗能键的钢管混凝土排柱组合剪力墙模型,在验证建模方法可靠的基础上,对不同试件进行低周反复荷载下滞回特性、耗能能力、骨架曲线、延性、强度退化及刚度退化的对比研究,得出试件骨架曲线、滞回曲线,计算出承载力和位移延性系数,并分析剪跨比、钢管套箍率、材料强度等级三个不同参数对组合剪力墙的影响。结果表明,该组合剪力墙的承载力高、耗能能力强、后期刚度稳定、抗震性能良好;组合结构的承载力、耗能能力均随钢板数量增加而提高,但延性下降,外包混凝土能够大大提高结构的承载力和耗能能力;随剪跨比的增大,组合剪力墙承载力下降,但变形能力增强;随钢管套箍率增大,组合剪力墙的承载力和延性系数比增大,钢管套箍率宜取1.01;钢管内部的混凝土对整体结构强度影响的效果不明显。     

双钢板-混凝土组合剪力墙压弯承载力数值模型及简化计算公式

基于双钢板-混凝土组合剪力墙构件材料的单轴本构关系,研发了分析组合剪力墙压弯性能的弹塑性数值模型,对构件的弯矩-曲率曲线以及压弯相关关系曲线进行分析,并对压弯承载力进行计算,该模型计算结果与有限元分析结果、试验结果吻合良好。基于该模型对组合剪力墙中部墙体承担弯矩比例进行统计,结果表明,组合剪力墙中部墙体在受弯过程中承担比例较大,设计中不可忽略。对组合剪力墙压弯承载力进行数值计算和参数分析,研究了极限状态下影响压弯承载力关键因素,并基于关键参数提出计算该类组合剪力墙极限状态压弯承载力的简化计算公式,将该简化公式计算结果与数值结果进行对比,并与文献中组合剪力墙试验进行对比验证,计算精度较高,该公式可用于双钢板-组合剪力墙压弯承载力设计。     

组合钢板剪力墙受剪性能分析

改进型组合钢板剪力墙(I-CSPW)和防屈曲钢板剪力墙(BR-CSPW)均由边缘框架、钢板和与钢板用螺栓连接的混凝土板构成,但BR-CSPW在混凝土板上预留了比螺杆直径大的孔。进行了两种组合钢板剪力墙的低周反复加载试验,研究了I-CSPW和BR-CSPW在水平往复荷载作用下的破坏模式、承载力、抗侧刚度、耗能能力和延性。利用ABAQUS软件建立有限元模型,通过变化钢板和混凝土板的厚度,考察两种组合剪力墙在水平荷载作用下的承载力、抗侧刚度及混凝土损伤的差异。结果表明,随着钢板厚度增大,I-CSPW的混凝土板损伤发生时间提早,损伤程度增大。相反,钢板厚度的增大却能延迟BR-CSPW的混凝土板破坏。为抑制钢板屈曲,BR-CSPW所需的混凝土板厚度较I-CSPW小。     

双钢板混凝土组合剪力墙抗震性能研究综述

双钢板混凝土组合剪力墙由于具有延性好、承载力高、高强度及刚度大等优点,组合剪力墙是目前比较理想的抗侧力构件,近些年来得到了广泛的应用和发展。文中在总结国内外研究的基础上,介绍了对不同截面形式双钢板混凝土组合剪力墙的承载力计算、受力性能影响因素及试验研究,指出目前有关双钢板组合剪力墙研究领域存在的问题和尚未研究的方面,为双钢板混凝土组合剪力墙的进一步试验研究及设计提供建议和参考。     

不同钢—混凝土组合剪力墙抗震性能对比分析

钢—混凝土组合剪力墙中钢板的布置形式是影响其抗震性能的一个主要因素。通过对两组内置钢板混凝土组合剪力墙和内藏钢桁架混凝土组合剪力墙试验的模拟,确定计算模型的建立方法,并选取两片相同含钢率的内置钢板混凝土组合剪力墙和内藏钢桁架混凝土组合剪力墙进行在侧向低周反复荷载作用下的计算分析,对比了两片剪力墙的承载力、刚度及其退化过程、延性、耗能特性及滞回特性。研究结果表明:在相同含钢率的条件下,内藏钢桁架混凝土组合剪力墙与内置钢板混凝土组合剪力墙相比,承载力、延性、耗能能力均有较明显提高。