两边连接侧边加劲钢板剪力墙滞回性能研究EI北大核心CSCD

针对两边连接侧边加劲钢板剪力墙,设计了1/3缩尺模型试件,通过低周反复加载对其滞回性能进行了试验研究。采用有限元软件ABAQUS建立了该试件的有限元分析模型,对其滞回性能进行了数值模拟,并将分析结果与试验结果进行了对比,验证了有限元模型的可靠性;利用该有限元分析模型重点考察了试件高宽比、高厚比及加劲肋厚度对两边连接侧边加劲钢板剪力墙滞回性能的影响规律。研究表明:两边连接侧边加劲钢板剪力墙滞回曲线其饱满程度随高宽比的降低而下降,随高厚比的降低而提高,与加劲肋厚度的变化无关;单位累计耗能随高宽比的降低、高厚比的降低以及加劲肋厚度的增大有不同程度的提高,其中高厚比的影响最为显著;极限平均剪应力的变化规律与单位累计耗能一致,并接近剪切屈服强度。该研究为钢板剪力墙的设计应用提供了依据。     

防屈曲钢板剪力墙弹塑性抗剪极限承载力与滞回性能研究

防屈曲钢板剪力墙是一种新型的高层建筑钢结构抗侧力构件。采用数值方法对防屈曲钢板剪力墙在水平荷载作用下的弹性侧移刚度、抗剪极限承载力以及在低周往复荷载下的滞回性能进行了研究,提出了防屈曲钢板墙抗剪极限承载力以及弹性抗侧刚度的计算公式,供设计参考。对防屈曲钢板墙与普通钢板墙的滞回性能分析表明,防屈曲钢板墙可以显著改善普通钢板墙滞回曲线的捏拢现象,表现出更强的延性和稳定的耗能能力,是一种非常适合于高烈度抗震设防区的抗侧力体系。     

内嵌屈曲约束钢板剪力墙钢框架的性能参量及计算方法

钢框架延性好,但抗侧承载力和刚度较小,一般可加设钢板墙等抗侧力构件来达到结构的抗侧需求。屈曲约束钢板剪力墙是一种新型抗侧力构件,通过面外约束板的限制,钢板墙在剪力下不会发生屈曲破坏,因此其抗侧刚度、承载力和延性均较大。屈曲约束钢板剪力墙钢框架不但大大提高了原框架的刚度和承载力,同时还具备良好的延性。考虑到加设钢板墙后,框架梁的抗剪刚度与承载力可能不足,该文选取研究的屈曲约束钢板墙除了上下端与框架梁连接外,部分还与框架柱连接。对于这种新型内嵌屈曲约束钢板墙钢框架,该文从理论上详细推导了结构的抗侧刚度、屈服承载力等力学性能参量计算方法,得到了相应的理论公式。通过相关文献的试验数据对比,发现理论计算值与试验值很接近。     

两边连接暗支撑预制墙板抗震性能分析EI北大核心CSCD

提出了一种适用于多、高层装配式钢框架结构的两边连接暗支撑预制墙板。对6个2/3缩尺的暗支撑预制墙板试件进行低周往复循环水平剪力加载试验,分析了几种典型的破坏模型,并对不同试件的抗剪承载力、延性和耗能能力进行研究。试验结果表明:暗支撑预制墙板具有良好的延性和耗能能力,减小剪跨比、增大墙厚能有效提高预制墙板抗剪承载力,但其峰值位移会降低至原来的1/2;设置暗柱构能有效提高预制墙板抗剪承载力;试件的上部连接、T型件与暗支撑骨架下部焊缝为薄弱位置,应对其局部加强,上部连接宜采用长圆孔构造,防止螺栓剪切破坏。有限元参数化分析的结果表明:提高混凝土强度,对暗支撑预制墙板的峰值荷载影响较小,但采用C30以上混凝土能有效提高其屈服荷载;当钢支撑用钢量相同时,相较于增大截面厚度,增大截面宽度对墙板抗剪承载力提升的影响更为显著。     

波形钢板剪力墙及组合墙抗剪承载力研究

为研究波形钢板剪力墙及其组合墙在水平荷载作用下的破坏形态、受力性能以及抗剪承载力计算方法,设计了4个波形钢板剪力墙及其组合墙试件,进行了低周往复加载试验,并采用ABAQUS有限元软件对24个波形钢板剪力墙及其组合墙模型进行了模拟分析。研究结果表明：波形钢板剪力墙具有较好的变形能力,波形钢板能有效抑制混凝土裂缝的发展,并与混凝土具有很好的界面粘结力,水平波形钢板剪力墙较易在约束边缘构件底部形成塑性铰;波形钢板剪力墙及其组合墙具有较好的承载能力、延性和耗能能力,且承载力下降缓慢; ABAQUS有限元软件能较好地模拟试验,模拟结果与试验结果吻合较好,有限元计算结果表明：承载力随波形钢板的厚度和波角的增加有少量增加,此外,波形钢板-混凝土组合剪力墙承载力随剪跨比的增加而降低,竖向波形钢板剪力墙的抗侧承载力性能与水平波形钢板剪力墙的基本相同;该文提出的波形钢板剪力墙及其组合墙抗剪承载力计算公式,计算值与试验值吻合良好,可为设计和工程实际参考; H型钢柱对波形钢板-混凝土组合剪力墙的抗剪承载力贡献最小,竖向波形钢板对组合墙剪力分担率大于水平波形钢板的,竖向波形钢板更有利于提升组合墙的承载性能。     

钢框架-钢板墙和组合柱-钢梁框架振动台试验研究EI北大核心CSCD

为深入研究钢框架-钢板剪力墙和钢管混凝土柱-钢梁框架两种典型装配式结构体系的整体抗震性能和拓展其在高烈度区的应用,以甘肃省装配式示范工程中的两栋高层(10层)住宅建筑方案为原型,进行了1/8缩尺模型的地震模拟振动台试验。结果表明,钢框架-钢板剪力墙结构中的钢板剪力墙首先达到屈服状态,随后框架上出现塑性铰,塑性损伤主要集中在钢板墙及相邻梁端,个别1层柱脚出现损伤,体现了“多道抗震防线”的理念,巨震后(1.200g)结构的自振频率降幅约为19.5%(X向)和17.4%(Y向);钢管混凝土柱-钢梁框架结构的损伤主要在1层、4层及5层梁端,1层柱脚也出现少量塑性铰,体现了“强节点弱构件”的设计原则,巨震后结构的自振频率降幅约为19.5%(X向)和17.8%(Y向)。两类结构体系均能实现“小震不坏、大震不倒”的抗震设防目标,具有良好的抗震性能。此外,结构体系的侧向变形模式与整体结构的刚度分布密切相关,并且随着地震动峰值的增大愈加明显,钢框架-钢板剪力墙的抗侧刚度沿着高度呈降低趋势,整体呈现弯曲型的特征,钢管混凝土柱-钢梁框架(1层除外)抗侧刚度沿着高度分布较均匀,整体呈现剪切型的特征。     

一体化内嵌墙板与梁柔性连接钢框架结构抗震性能研究EI北大核心CSCD

一体化内嵌墙板用于钢框架结构可进一步提高装配率,为了提高一体化内嵌墙板的安装效率并减少其对主体结构抗震性能的影响,提出了一种“上挂下坐”式柔性连接方法。为了验证该柔性连接的可靠性并探明采用该方法连接的一体化内嵌墙板对钢框架结构抗震性能的影响,通过低周反复荷载试验和有限元分析研究了多种工况下单榀及空间钢框架结构的受力性能。结果表明:“上挂下坐”式柔性连接可靠,“上挂”区未见明显损伤;墙板与框架柱之间填充轻质泡沫材料,利于耗能且能降低框架结构损伤;采用“上挂下坐”式柔性连接的一体化内嵌墙板对钢框架结构抗震性能的影响分为三个阶段,其中小震下不参与主体结构抗侧,当层间位移角大于1/174时,其对刚度的贡献逐渐显现且存在随机波动性;大震下一体化内嵌墙板可等效为“只受压不受拉”的斜压杆单支撑模型,考虑内嵌墙板作用后基底剪力、塑性铰数量、层间位移角均显著增大或增多,其刚度的随机性对层间位移角和塑性铰存在影响、对基底剪力基本无影响。研究成果可为采用柔性连接的一体化内嵌墙板用于钢框架结构提供参考依据。     

形状记忆合金丝加固古建筑木结构直榫节点抗震性能研究EI北大核心CSCD

古建筑木结构中的半刚性榫卯节点在地震中往往先于梁柱等构件发生破坏,是加固保护的关键部位。设计了一种新型形状记忆合金(SMA)丝预防性加固装置,对采用该装置的5个直榫节点及1个未加固节点进行了低周反复荷载试验,研究了采用不同根数和不同预拉应变的SMA丝加固节点的破坏形态、弯矩-转角关系、强度退化、刚度退化、耗能性能、自复位能力以及变形能力,并提出了SMA丝加固直榫节点的抗弯承载力计算方法。结果表明:SMA丝加固节点的抗弯承载力均有不同程度的提升,加固节点的最大抗弯承载力为未加固节点的1.49倍;与未加固节点相比,加固节点的强度退化不严重,表明SMA丝可以在节点转角较大时,仍能持续为节点提供抗弯承载力;加固节点最大转动刚度是未加固节点的2.24倍;随着节点转角的增大,未加固节点的耗能能力逐渐减小,而加固节点的耗能能力先增大后减小;在相同的转角下,随着SMA丝根数和预拉应变的增加,节点相对残余变形均减小,自复位能力增强。研究成果可为古建筑木结构榫卯节点的预防性加固保护提供参考。     

新型带竖向缝隙的矩形钢管排柱剪力墙及其抗侧性能

针对传统薄钢板剪力墙以及带竖缝钢板剪力墙存在的问题,提出了一种新型带竖向缝隙的矩形钢管排柱剪力墙。基于机构控制法,设计了新型剪力墙的典型算例,并进行了弹性屈曲、弹塑性抗侧和滞回性能分析。结果表明：新型剪力墙的一阶弹性屈曲均为钢管壁的局部屈曲,且临界荷载远大于弹塑性极限承载力;新型剪力墙具有优异的弹塑性抗侧性能,延性系数可达20以上;弹塑性滞回性能曲线饱满,耗能能力佳。在此基础上,提出了新型剪力墙的弹性抗侧刚度、屈服荷载和极限抗侧承载力等关键性能参数的计算方法,同时对截面宽厚比、连接焊缝的高度等构造措施提出了要求。     

开洞钢板剪力墙的抗侧刚度分析

钢板剪力墙作为一种新型抗侧力结构体系,墙板开洞对钢板剪力墙结构体系的抗侧力行为具有重要影响。抗侧刚度和抗侧承载力是设计中最为关心的两项基本性能,该文重点研究墙板开洞对抗侧刚度的影响。首先介绍了3个钢板剪力墙试件的低周往复荷载试验,试验表明钢板剪力墙试件抗震性能优越,开洞会影响试件的抗侧刚度和抗侧承载力。随后,建立了钢板剪力墙结构的壳-实体精细有限元单层模型,研究了影响抗侧刚度的关键因素。在此基础上,通过大量数值计算和参数分析,提出了用于计算开洞墙板厚度折减率的简化计算公式,建议结构体系建模时以折减厚度的不开洞墙板代替实际厚度的开洞墙板,计算公式和精细有限元计算结果进行充分对比,具有良好的精度。最后,采用考虑剪切变形的悬臂梁理论和该文建议的厚度折减率简化计算公式对国内外一些不开洞与开洞钢板剪力墙试验进行验证,理论结果与试验结果吻合良好,该文建议的开洞墙板厚度折减率公式与抗侧刚度理论计算模型具有较高的精度,可供工程设计参考。     

薄钢板剪力墙结构边框架柱的设计方法研究

现行设计规范将钢板剪力墙结构边框架柱按压弯构件进行设计,并对其截面惯性矩进行了限制,该文首先介绍了钢板剪力墙结构挠曲系数及其边框架柱截面惯性矩限值的推演过程,然后通过理论分析和有限元计算研究了钢板剪力墙结构边框架柱的剪切承载力和面外稳定性,结果表明,边框架柱面内弯曲刚度不足或其剪切承载力不足,会导致钢板剪力墙结构出现“内凹”变形,影响墙板斜向对角拉力带的开展,因此,应按该文建议的方法对边框架柱的剪力设计值进行验算,避免边框架柱剪切屈服;现行设计规范对钢板剪力墙结构边框架柱截面惯性矩的限制,但未对边框架柱的面外稳定性提出要求,因此,应参照该文提供的方法,对钢板剪力墙结构的边框架柱进行面外屈曲的验算,保证其面外稳定性。     

复合墙板与钢框架的连接节点抗震试验研究

带复合墙板钢框架结构体系在钢结构住宅中得到了广泛的应用,墙板与钢框架的连接节点对这种结构体系抗震性能有重要的影响。为研究连接节点的受力机理及破坏模式,对五榀带复合墙板钢框架结构试件进行水平反复荷载作用下的试验研究,系统对比连接节点骨架曲线与整体结构骨架曲线,分析墙板、节点预埋件、钢丝、混凝土的应力-应变曲线。试验结果表明：该节点有良好的承载力并能实现墙板与钢框架安全有效的连接,预埋件保证了钢框架与墙板之间的协同作用,斜向交叉钢板的设置提高了整体框架以及节点的极限承载力,改善了墙板与钢框架的协同作用。     

部分组合框架-钢板剪力墙边框柱设计方法研究

该文通过对部分组合框架—薄钢板剪力墙结构的试验,发现其内嵌钢板破坏顺序为初始对角屈服、统一屈服和应变硬化三个阶段。引入部分组合柱后,有效改善了传统钢柱的弯扭失稳破坏模式,部分组合框架柱破坏模式为柱顶和柱底形成塑性铰的强度破坏。基于“强框架、弱墙板”的设计理念,该文根据叠加原理确定了统一屈服阶段和应变硬化阶段部分组合柱内力计算原则,提出了适用于部分组合框架-薄钢板剪力墙框架柱的设计方法。通过有限元验证表明：该设计方法能够有效地预测底层受压柱的破坏模式及其塑性铰出现的位置,能够为合理的钢板墙边框柱设计提供理论依据。     

联肢加劲钢板剪力墙滞回性能试验研究与数值分析

完成了3个1/3比例的3层联肢钢板剪力墙试件的低周反复加载试验.3个试件的钢板剪力墙分别采用非加劲、槽钢竖向加劲和井字加劲的形式,钢板剪力墙的竖向边缘构件采用方钢管混凝土.得到了联肢钢板剪力墙试件的荷载-位移滞回曲线和破坏形态,对试件的骨架曲线、应力发展、延性及耗能能力等进行了分析.采用有限元软件ABAQUS对试件进行...     

对角槽钢加劲钢板剪力墙抗震性能试验研究

为研究大跨高比的对角槽钢加劲钢板墙结构,该文对3个1/3缩尺的钢板剪力墙试件进行了拟静力试验研究,包括一个拼接式钢板剪力墙和2个拼接式-对角槽钢加劲钢板剪力墙.试验结果表明钢板剪力墙有良好的耗能能力,对角加劲钢板墙滞回曲线饱满呈梭形.槽钢的两个翼缘与钢板连接,形成具有更大抗扭刚度闭口截面,在加载过程中避免了加劲肋的扭转...     

内填钢板墙双肢冷轧C型钢框架抗震性能

内填钢板墙的双肢C型钢框架是一种新型的框架结构体系,建立三层该类框架进行低周往复加载试验,分析其破坏形态、模式及抗震性能,试验结果表明：钢板墙的屈曲起到了良好的耗能作用,内填钢板墙可以提高双肢C型钢框架的承载力和刚度,层间位移角满足抗震设计要求。在试验的基础上,考虑钢板墙的高厚比、钢板墙高宽比、框架柱刚度系数等参数,采用验证后的有限元模型,分析各个参数下内填钢板墙框架的抗震性能,得到了一定的参数设计建议。     

板式连接中心支撑钢框架结构推覆试验研究

为研究板式连接中心支撑钢框架结构在水平荷载作用下的承载力、延性、结构影响系数、节点受力模式、屈服机制以及节点处梁柱附加弯矩分布规律,对两榀按1：2.6缩尺的3层中心支撑钢框架进行了静力推覆试验。结果表明支撑失稳后楼层水平刚度明显降低,但由于人字形支撑受拉斜杆的存在,楼层能够维持足够的水平承载力。弹塑性层间侧移角远高于抗震规范要求,具有较大的延性系数和结构影响系数。支撑节点板附近的梁柱上存在附加弯矩,基于弹性极限状态,得到了附加弯矩指数的试验值。支撑端部深入节点板较多时,节点板在支撑失稳后以圆弧塑性铰线形式产生面外转动,仍具有高于支撑的极限承载力和塑性变形能力。结构屈服机制合理,体现为支撑屈曲或屈服在先,节点板屈服和梁柱屈服在后,符合抗震设计要求。     

火灾下钢板剪力墙屈曲后的塑性极限分析

基于塑性极限分析理论,采用最小势能原理,提出了火灾下高温钢板剪力墙屈曲后的拉力带模型TSM(Temperature String Modal),依据此假定推导了考虑变温场极限状态下钢板剪力墙屈曲后的水平承载力计算完全解,对火灾温度场下钢板剪力墙屈曲后强度进行了研究。利用上述方法对石化炉体装备的钢箱体结构进行了抗火极限分析和结构防火保护的优化设计。实例与数值模拟结果的对比表明该方法简单有效,可以为钢箱体结构抗火设计提供理论依据和实用的计算方法。