十字加劲肋钢板剪力墙低周反复荷载的试验

过去的几十年中,在世界范围内钢板剪力墙已经作为一种新型的抗侧力体系在高层建筑中得到了应用,已有大量试验针对在水平荷载作用下无加劲肋平面薄钢板剪力墙进行研究。对高厚比约为400,比例为1∶3的两个单层单跨十字加劲肋钢板剪力墙在低周反复荷载作用下的抗震性能进行研究,重点研究了钢板墙抗剪承载力、变形能力、破坏特征、构件延性和耗能能力等受力特性。试验结果表明:试件具有较大的初始刚度,并且具有很好的延性以及耗能性能。可为钢板墙结构利用屈曲后强度及抗震设计提供依据。     

方钢管混凝土框架内置十字加劲薄钢板剪力墙低周反复荷载试验研究

为了研究方钢管混凝土框架内置十字加劲薄钢板剪力墙的抗震性能,分别对1/3缩尺比的单跨两层方钢管混凝土框架内置十字加劲薄钢板剪力墙和方钢管混凝土框架内置非加劲薄钢板剪力墙进行了低周反复荷载试验,得到了方钢管混凝土框架内置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等,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性能。结果表明:方钢管混凝土框架内置薄钢板剪力墙具有较高的承载能力、抗侧刚度、良好的延性及耗能性能;十字加劲肋的设置降低了薄钢板墙的高厚比,有效抑制了薄钢板墙的面外变形,改善了薄钢板墙的受力性能,提高了其强度和刚度。     

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。     

方钢管混凝土框架-侧边开洞薄钢板剪力墙受力性能研究

采用大型通用非线性有限元软件ABAQUS 6.10分别对4个方钢管混凝土框架-侧边开洞薄钢板剪力墙进行数值分析,明确其受力性能和破坏形态,分析侧边加劲构件对结构刚度、承载力、延性及滞回性能的影响,提出侧边加劲构件截面设计方法。结果表明:方钢管混凝土框架-侧边开洞薄钢板剪力墙具有良好的受力性能和滞回性能;当侧边加劲构件与钢梁铰接时,侧边加劲构件能够显著提高方钢管混凝土框架-侧边开洞薄钢板剪力墙的极限承载力、初始刚度、延性和耗能能力;有限元计算结果与侧边加劲构件设计公式计算结果吻合较好,可供工程应用参考。     

带分布式金属阻尼器开缝组合墙抗震性能研究

剪力墙尤其是核心筒剪力墙作为(超)高层建筑的主要抗侧力和承重构件,由于高宽比较小,破坏形式往往为脆性的剪切破坏,地震作用下剪力墙底部损伤严重,震后修复极其困难,修复费用昂贵。因此,为了对高宽比较小的剪力墙进行改善,控制剪力墙的损伤,本文提出一种新型的开缝耗能组合墙,并从承载力、变形能力、耗能能力与破坏形态等方面对比组合墙与传统低矮剪力墙的抗震性能差异。分析结果表明:两者在承载力相差不大的情况下,开缝耗能组合墙的极限位移为低矮剪力墙的3.23倍,延性系数为低矮剪力墙的2.16倍,耗能系数为低矮剪力墙的1.91倍,在破坏形式上也有了明显的转变,由低矮剪力墙的剪切破坏转变为了开缝耗能组合墙的弯曲破坏。     

开缝钢板剪力墙滞回性能研究

开缝钢板剪力墙的开缝形式能够改善结构破坏形式、提高耗能能力及延性。为研究不同开缝形式和开缝参数对开缝钢板剪力墙的滞回性能影响,利用ABAQUS有限元软件建立了开缝钢板剪力墙的数值模型。结果表明,有限元计算结果和试验结果吻合较好。设计了竖缝、斜缝和对称斜缝3种开缝形式,通过28个钢板剪力墙试件的计算分析发现开缝钢板墙能够很好地实现屈曲前屈服。开缝使得钢板墙的承载力和刚度明显下降,但滞回环饱满,具有较好的耗能性能;而对称斜缝钢板墙可获得较好的屈服耗能。研究结果表明:缝间墙肢宽高比为0.2时的钢板墙刚度和耗能性能较好;通过合理设置钢板墙中的开缝参数,可使得钢板墙具有可控的抗侧刚度和承载力,获得较好的抗震耗能能力。通过骨架曲线上的特征点对开缝钢板墙的受力过程进行分析,考察了缝间墙肢宽高比b/h和高厚比h/t对开缝钢板墙滞回性能的影响。     

盖板加强斜加劲薄钢板剪力墙滞回性能分析

为了研究盖板加强斜加劲薄钢板剪力墙屈曲后性能与滞回性能,通过改变盖板相似比、盖板高厚比,对盖板加强斜加劲薄钢板剪力墙进行了有限元单调加载与循环加载分析。结果表明:盖板加强斜加劲薄钢板剪力墙具有较好的抗侧力能力及优良的耗能能力,通过合理地调整盖板的几何参数可以充分发挥薄钢板墙的耗能能力;盖板相似比越大,內填钢板越稳定,结构抗侧刚度与耗能能力越强。相对来说,盖板相似比不小于0.5时,抗侧刚度与耗能能力增幅较大;盖板的高厚比存在一个临界值,在达到临界值后,盖板仅作为次要结构,在加载过程中基本处于弹性阶段,对结构抗剪性能与滞回性能影响较小。     

屈曲约束钢板墙-钢筋混凝土框架结构滞回性能试验研究

为改善钢筋混凝土框架结构的抗震性能,将屈曲约束钢板墙作为抗侧力构件和耗能构件,应用于混凝土框架结构形成屈曲约束钢板墙-钢筋混凝土框架结构体系。通过2个两层单跨缩尺结构模型的拟静力加载试验和有限元模拟,对屈曲约束钢板墙-钢筋混凝土框架结构体系的滞回性能进行了研究,包括其受力过程、破坏模式、耗能能力、刚度退化和承载力退化等。研究结果表明,屈曲约束钢板墙-钢筋混凝土框架结构具有良好的抗震性能,屈曲约束钢板墙不仅能够提高混凝土框架结构的侧移刚度和屈服荷载,还对结构的耗能能力、延性和冗余度等有较大的改善。试验模型的能量耗散系数最大可接近2.0,位移延性系数可达到10.0左右,均比纯钢筋混凝土框架结构有较大提高。基于上述研究结果,提出了屈曲约束钢板墙的滞回模型,与试验结果的对比表明,该滞回模型能够较好地模拟试验模型的受力情况,可用于该类结构的非线性动力弹塑性分析。     

四角钢连接框架——薄钢板墙结构抗震性能试验研究

通过一榀1∶3比例单跨双层的四角钢框架内嵌薄钢板墙模型的低周反复荷载试验,研究了模型的破坏特征,滞回特性,延性及耗能性能等抗震性能。试验结果表明:在四角钢框架内设置薄钢板墙能较大程度提高结构的极限承载力与侧向刚度,整个结构具有较好的延性和耗能能力,结构丧失承载力是由于柱发生弯扭屈曲,研究可为该结构的工程应用和理论研究提供参考。     

不等高开缝钢板剪力墙屈曲分析

开缝钢板剪力墙具有延性好、耗能性能稳定以及能削弱拉力带效应等优点。剪力墙中开设的竖缝将整个内嵌钢板分割成若干条竖向墙肢,使开缝钢板剪力墙主要通过墙肢的面内弯曲,在墙肢两端形成塑性铰耗能。针对两种不等高类型开缝钢板剪力墙进行屈曲分析,考察开缝斜率对钢板剪力墙屈曲性能的影响。分析结果表明,相对于缝高斜率为零的等高开缝钢板剪力墙,不等高开缝钢板剪力墙的抗侧刚度和极限承载力得到显著提高。"梭型"开缝试件边缘墙肢应力较为集中。"蝶型"开缝试件应力分布较为均匀,特别是缝高斜率为0.39的试件,墙肢几乎同时屈服,能较好发挥中间墙肢耗能性能。     

保温砌模现浇网格墙建筑结构设计方法

介绍了8个剪跨比不大于1．0和8个剪跨比为1．96—3．06的钢筋混凝土网格剪力墙试件在轴压力和往复水平力作用下的试验,结果表明,网格墙的破坏形态为横肢剪切破坏和墙端竖肢混凝土压碎破坏,耗能构件多且分散,塑性变形能力大。有限元分析和／或试验结果表明,可以将网格墙等效为普通钢筋混凝土剪力墙,计算其抗侧刚度,按现行规范计算其受剪承载力和偏心受压承载力。     

超薄加劲钢板剪力墙受剪性能试验研究及数值分析

对于超薄加劲钢板剪力墙,由于钢板超薄,采用传统焊接工艺将导致严重的焊接变形,故需要采用改进焊接工艺,即将钢板墙在加劲肋处断开,进行弯折组合后焊接并形成加劲肋。为研究采用改进焊接工艺完成的超薄加劲钢板剪力墙的受剪性能,进行了足尺试件的受剪性能试验,研究了钢板墙的受剪破坏形态、滞回特性、承载能力及耗能能力等,验证了在竖向加劲肋位置采用的改进连接构造及焊缝工艺满足受剪承载力要求,并对不同钢柱截面、不同墙宽高比对钢板墙受剪性能的影响进行了对比分析。结果表明:采用改进工艺的钢板剪力墙满足受剪承载力要求且具有稳定的耗能能力,随着钢柱截面积增大,钢板墙的侧移刚度、峰值荷载均有所增加,相应的极限位移、耗能能力有所下降;随着墙宽高比减小,钢板墙的侧移刚度、屈服荷载、峰值荷载均相应降低,相应的极限位移、耗能能力有所提高。采用通用有限元分析软件ANSYS对超薄加劲钢板剪力墙的受剪性能试验进行了数值模拟,有限元结果与试验结果总体吻合良好,有限元分析可以很好地模拟超薄加劲钢板剪力墙的全受力过程和破坏模式。     

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。     

考虑高宽比和梁变形影响的防屈曲开缝钢板墙刚度研究

防屈曲开缝钢板墙具有良好的延性和耗能能力,外覆混凝土板可约束钢板的平面外变形,但不承担侧向荷载。以缝间弯曲杆数目为参数,通过有限元分析研究钢板墙高宽比的变化和边缘梁的弯曲变形对防屈曲开缝钢板墙抗侧刚度的影响。分析表明：在弯曲杆尺寸相同的条件下,钢板墙高宽比的增加对其承载能力的影响较小,但会导致单个弯曲杆的刚度明显降低,其主要原因是上下板带的弯曲变形明显增大;梁的弯曲变形会削弱对钢板墙的约束,导致钢板墙抗侧刚度下降可达40%。对大高宽比钢板墙提出了考虑上下板带弯曲变形的刚度修正计算式,可以较为准确地计算钢板墙的刚度。提出了考虑梁变形影响的钢板墙简化分析模型,并给出考虑梁变形影响的钢板墙刚度计算式。     

方钢管混凝土框架-十字加劲薄钢板剪力墙抗震性能试验研究

对3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比较。对比了框架梁柱内隔板式节点与穿芯高强螺栓-端板节点对结构性能的影响。得到了方钢管混凝土框架-薄钢板剪力墙的破坏形态、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等,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-薄钢板剪力墙具有良好的抗震性能;十字加劲肋限制了薄钢板剪力墙的面外变形,提高了其承载力与耗能能力,但对整体刚度影响较小;穿芯高强螺栓-端板节点提高了结构的承载力与刚度。     

两边连接薄钢板剪力墙抗侧力性能研究

为了研究两边连接薄钢板剪力墙的抗侧力性能,以钢板高厚比(400、611)和高宽比(0.61、1.10、1.57)为参数,设计6个两边连接薄钢板剪力墙试件,对其进行水平低周反复荷载试验,研究试件的滞回性能、骨架曲线、承载力、耗能能力、刚度退化等性能。试验结果表明,随着钢板高厚比和高宽比的减小,试件的抗侧刚度、承载力和耗能能力明显提高,高宽比对承载力影响较大;各试件屈服时的位移角在1/200~1/160之间,极限位移角均大于1/50,位移延性系数均大于5,具有较好的延性,高宽比和高厚比对屈服位移角的影响较小。利用有限元方法对各试件进行数值分析,分析结果与试验结果吻合较好,随钢板高宽比减小,拉力带的有效宽度增加,承载力和抗侧刚度增大。     

框架-防屈曲开缝钢板墙体系设计方法的比较研究

防屈曲开缝钢板墙是一种新型的抗侧力构件,除具有一般钢板墙的特点外,还具有塑性性能好、滞回特性稳定以及可以独立地变化墙板承载力和刚度等优点。目前,有学者针对该结构体系提出基于性能设计的能力设计法和能力准则法,采用上述理论以及日本被动减震结构的设计方法(性能需求法),对1榀6层3跨的防屈曲开缝钢板墙结构算例进行了分析,比较研究了3种方法对结构性能的影响。计算结果表明:对于能力设计法,适当提高墙板的设计屈服位移,可以有效地增大结构的延性;能力准则法需要多次试算,结构性能指标不易控制,通过承载力控制设计墙板屈服位移,耗能效率较高;性能需求法得到的结构延性最好,但用钢量较大,应用于防屈曲开缝钢板墙设计,尚需解决框架梁设计、墙板屈服位移取值等问题。     

方钢管混凝土框架-十字加劲薄钢板剪力墙结构水平承载力研究

为研究方钢管混凝土框架-十字加劲薄钢板剪力墙结构的抗震性能和水平承载力,进行了一榀缩尺比为1∶3的2层单跨方钢管混凝土框架-十字加劲薄钢板剪力墙结构的拟静力试验,得到了其破坏形态、荷载-位移滞回曲线、骨架曲线、特征荷载和位移等。利用有限元软件ABAQUS对其进行了非线性数值模拟,分析了方钢管混凝土框架-十字加劲薄钢板剪力墙的抗震性能、受力机理和破坏机制。基于试验和数值模拟结果,结合理论研究,提出了方钢管混凝土框架-十字加劲薄钢板剪力墙的水平承载力的计算式,并将其计算结果与试验、数值模拟结果进行对比。结果表明：方钢管混凝土框架-十字加劲薄钢板剪力墙具有较高的水平承载力、初始刚度及良好的延性和耗能能力,水平承载力计算式的计算结果与试验、数值模拟结果吻合较好。     

四角钢连接框架-十字加劲钢板墙结构抗震性能试验研究

通过一榀单跨双层的四角钢连接框架内嵌十字加劲钢板墙模型的低周反复荷载试验,系统分析结构受力性能和破坏机理,研究其滞回性能、破坏模式、延性及耗能性能等抗震特性。试验结果表明：整个结构具有较大的初始刚度以及良好的延性和耗能能力,结构丧失承载力是因为柱脚处焊缝全部撕裂。     

保温砌模现浇网格墙建筑结构设计方法

通过8个剪跨比不大于1.0和8个剪跨比为1.96～3.06的钢筋混凝土网格剪力墙试件在轴压力和往复水平力作用下的试验,表明网格墙的破坏形态为横肢剪切破坏和墙端竖肢混凝土压碎破坏,耗能构件多且分散,塑性变形能力大.有限元分析和(或)试验结果表明,可以将网格墙等效为普通钢筋混凝土剪力墙,计算其抗侧刚度,按现行规范计算其受剪承载力和偏心受压承载力.