半刚接钢框架-钢板剪力墙结构滞回性能的有限元分析

为研究半刚接钢框架钢板剪力墙结构（Partially-restrained Steel Frame-Steel Plate ShearWall）的抗震性能,利用经试验验证的双向等效拉杆模型分析了低周往复荷载作用下梁柱半刚性连接对强、弱框架SPSW结构滞回性能、承载力、刚度、耗能能力的影响。分析结果表明：SPSW结构的滞回曲线具有双重特征,当周边钢框架较强时,滞回曲线趋于饱满;当内填剪力墙板较强时,滞回曲线趋于捏缩。随着节点抗弯承载力的增加,强、弱框架的SPSW结构的滞回性能趋于饱满,耗能能力增强,水平承载力呈增大趋势,但对强框架SPSW结构的影响程度大于弱框架SPSW结构。节点抗弯承载力对强框架SPSW结构的抗侧刚度影响较大,对弱框架SPSW结构抗侧刚度影响相对较小。     

不同轴压比下装配式再生混凝土剪力墙的滞回性能

为研究不同轴压比对装配式再生混凝土剪力墙滞回性能的影响,本文应用有限元软件对该种剪力墙进行了拟静力仿真模拟实验和系统性的分析。研究结果表明:轴压比越大,剪力墙的水平承载力越大,但是耗能能力和延性有所下降,轴压比每增加0.1,屈服荷载提高13.2%、峰值荷载提高15.3%,延性系数下降10%;剪力墙在破坏阶段前,轴压比越小,剪力墙的初始刚度越小,刚度退化速度也越快;在实际工程中设计装配式再生混凝土剪力墙结构时,轴压比不宜超过0.4,尽量选用轻型楼盖以降低组合剪力墙的轴压比,可将该结构应用于小高层建筑中。     

型钢自密实混凝土叠合剪力墙滞回性能有限元分析

为进一步研究型钢自密实混凝土(SCC)叠合剪力墙的抗震性能,在已有试验研究基础上,采用MSC.MARC软件中的分层壳单元建立型钢SCC叠合剪力墙有限元模型,并采用该模型进行低周往复加载数值模拟.在此基础上,分析了暗柱型钢含钢率、叠合区锚固钢筋配筋率及轴压比对型钢SCC叠合剪力墙承载力和延性的影响.分析结果表明:采用该有限元模型计算得到的模拟结果与已有试验结果吻合较好,该方法可为叠合剪力墙结构体系抗震性能的数值模拟分析提供参考;随着暗柱型钢含钢率或叠合区锚固钢筋配筋率的增加,墙体承载力逐渐提高,但延性逐渐降低;型钢SCC叠合剪力墙在大震作用下的轴压比不应大于0.3.     

不等高开缝钢板剪力墙滞回性能分析

针对带缝钢板剪力墙开设竖缝后抗侧刚度和极限承载力大幅削弱的问题,提出蝶型和梭型2种不等高开缝形式,采用数值模拟的方法对不等高开缝钢板剪力墙的弹塑性屈曲性能及滞回性能进行研究,并与传统等高开缝钢板剪力墙进行对比分析。结果表明：通过不等高开缝形式提高带缝钢板剪力墙极限承载力和抗侧刚度的效果可观,极限承载力的增幅能达到15%以上,抗侧刚度的增幅能达到40%以上;对比传统开缝形式,蝶型开缝改善墙板延性,梭型开缝对墙板延性影响不大;蝶型开缝墙板加载前期耗能性能优越且加载后期性能下降平缓,而对于梭型开缝墙板,缝间墙肢宽度越大,则承载力越早下降到极限承载力的85%,所以此开缝形式仅适用于缝间墙肢宽度较小墙板。     

无粘结内藏钢板支撑剪力墙滞回性能分析

结合单斜无粘结内藏钢板支撑剪力墙的试验研究,对其滞回性能进行了有限元分析.考察了钢板支撑不同初始缺陷和墙板端部有无加强构造等因素对支撑墙板受力性能的影响.试验和分析结果均表明,墙板端部有角钢加强的试件,钢板支撑受压屈服后,在水平侧移角达1/50时墙板没有破坏,支撑墙板滞回曲线饱满稳定;端部没有加强的试件,在支撑受压屈服后,墙板端部局部开裂严重.分析还表明,内藏的钢板支撑在受压后只发生多波微幅弯曲失稳.随着沿墙板厚度方向墙板孔壁与支撑间间隙的增大,支撑的失稳波幅也增大,从而降低支撑墙板的初始刚度和受压承载力,增大支撑对墙板的局部冲剪力和墙板平面外的弯曲变形.当墙板的侧向约束足够时,墙板支撑受压和受拉时的性能较一致且无承载力和刚度退化,可以在结构分析中应用杆元对其进行模拟.     

圆钢管空间滞回性能试验

为考察圆钢管空间滞回性能、获得考虑损伤累积的材料本构模型,设计并开展了圆钢管空间滞回试验.试验加载装置可用于空间三向加载.考虑构件长细比及不同空间加载方案的情况,确定了不同截面及长度的30根试件,加载方案为5种.通过试验方案优化,实现了圆钢管空间加载的模拟,并获得了这些试件的荷载位移滞回曲线及典型部位的应变曲线.试验结果表明:圆钢管具有良好的滞回性能,在很大的位移作用情况下,仍能保持良好的耗能能力.为后续开展符合圆钢管截面钢材的本构模型研究奠定基础.     

钢板剪力墙性能研究评述

钢板剪力墙是一种新型的抗侧力体系,大量的试验和理论研究验证了钢板剪力墙具有弹性初始刚度高、位移延性系数大,滞回性能稳定等特点。本文对目前钢板剪力墙的研究做了一个系统的总结,针对不同形式的钢板剪力墙,即加劲钢板墙、非加劲钢板墙、栓接钢板墙的构造特点及工作性能分别加以说明,提出目前研究中所存在的不足以及在以后工作中需要完善的方面。     

加劲肋对端板连接滞回性能的影响

为了探讨梁柱端板连接的滞回性能，进行了8个节点试件的循环加载试验，其中涉及到加劲肋作用的有5个，试验中柱端施加了轴向压力。试验结果表明：加劲肋不但可以提高节点刚度和承载力，改善滞回性能，而且可以延缓梁翼缘与端板间焊缝的开裂，减小撬力；端板连接具有良好的延性和耗能能力，节点的转角都超过了0．03rad。最后根据试验结果提出了设计和施工建议。     

高层框架剪力墙结构的滞回耗能分布

为研究高层框剪结构的合理滞回耗能分布模式及其控制条件,利用SAP2000建立三个不同参数的高层框架剪力墙结构模型,对其进行三阶模态组合的MPA方法分析。研究结果表明:设置弱连梁的结构模型具有合理的耗能分布模式,得出连梁跨度与高度是影响高层框架剪力墙结构合理耗能分布的因素并用数值分析的方法得出结构合理耗能分布的控制条件。     

不同屈服点薄钢板剪力墙的受力性能研究

采用有限元软件ABAQUS 6.10对薄钢板剪力墙屈服点为235 N/mm2和345 N/mm2的钢框架-薄钢板剪力墙进行了非线性数值分析,对二者的承载力、刚度、剪力分配、滞回性能及延性等进行了研究.结果表明:薄钢板剪力墙屈服点对初始承载力、刚度和剪力分配影响很小;当薄钢板剪力墙屈服后,其屈服点越高,承载力和刚度亦越大,钢板剪力墙承担的剪力越多;高屈服点薄钢板剪力墙会增加受压柱的负担,使其屈曲位置上移,降低对薄钢板剪力墙的有效锚固;加载初始阶段,低屈服点薄钢板剪力墙先于高屈服点薄钢板剪力墙屈服耗能;达到理想破坏的钢框架-薄钢板剪力墙具有很好的延性.     

钢板剪力墙抗震性能的试验研究

通过对非加劲、十字加劲、开洞和开洞开缝四组钢板剪力墙试件进行低周反复荷载试验,系统研究了这四种形式钢板剪力墙的整体抗震性能,对比分析其滞回曲线、承载能力、抗侧移刚度和延性等性能指标.试验结果表明:非加劲钢板剪力墙具有较高的抗侧移刚度和承载能力,而其滞回曲线却呈现出明显的捏缩效应;非加劲钢板墙设置了十字加劲肋后,其滞回曲线的捏缩效应基本没有改变,而内填钢板的抗侧移刚度和承载能力可大幅度提高;非加劲钢板墙开设了洞口或缝之后,内填钢板的抗侧移刚度和承载能力虽有所下降,但是其滞回曲线很饱满,改善了非加劲薄钢板墙在循环荷载作用时零位移附近的零刚度、甚至负刚度现象,显著地提高了其耗能能力.     

钢板剪力墙力学性能研究

钢板剪力墙作为新型的抗侧力体系,由于其延性系数大,滞回环饱满,内力重分布能力强等良好的抗震性能正逐步得到推广和应用.对比了薄、厚钢板剪力墙和薄腹梁的力学性能差异,对钢板剪力墙的试验成果、简化计算模型和骨架曲线进行了论述,给出了其极限承载力,屈服点位移,边框刚度和强度的有关算法,提出了初步设计方法和其应用于工程实践尚需解决的问题.     

半刚接钢框架-斜加劲钢板剪力墙结构体系抗震性能试验研究

在对一榀单跨两层半刚接框架-斜加劲钢板剪力墙结构低周反复荷载试验研究的基础上,分析结构框架梁、柱、半刚节点的局部力学性能及整体破坏模式,评价该种结构体系的抗震性能.结果表明:结构具有良好的塑性变形能力、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,半刚框架和墙板协同工作良好;框架柱兼受轴力和弯距共同作用,腹板参与抗剪,应力状态复杂.研究为该种结构体系的工程应用和理论分析提供了依据.     

交叉加劲薄钢板剪力墙简化模型

薄钢板剪力墙依靠内填钢板屈曲后形成拉力带以抵抗水平荷载,是一种适用于高烈度地区的新型抗侧力结构.采用精细模型进行钢板剪力墙的计算和设计耗时长,为提高钢板墙结构设计的效率,基于拉力带简化模型,提出了交叉支撑-拉力带简化模型(CBSM)用于模拟交叉加劲钢板剪力墙的抗侧性能.推导了交叉加劲钢板墙的初始刚度和承载力计算公式,通过ABAQUS有限元软件建立精细模型和CBSM简化模型,与理论公式计算结果对比,验证简化模型的准确性.结果表明,在不同的跨度、内填板厚度和加劲肋刚度的情况下,精细模型、CBSM简化模型和理论公式3种方法预测的交叉加劲钢板剪力墙承载力有良好的一致性,说明CBSM简化模型能够较准确地预测交叉加劲钢板剪力墙的承载力,反映出加劲肋对钢板剪力墙结构抗侧能力的贡献.初始刚度理论计算公式与精细模型吻合得较好,CBSM简化模型预测刚度低于精细模型,是偏于安全的.     

Lateral stiffness of steel plate shear walls

The steel plate shear wall system has been used in a number of buildings as an innovative lateral force resistant system.Openings often exist in the steel plate shear walls due to the various functional requirements of structures.These openings may negatively impact the lateral stiffness of steel plate shear walls.Therefore,an experimental research was instituted to investigate the seismic behavior of steel plate shear walls,with and without openings.The experimental results showed that steel plate shear walls have the satisfying seismic behavior,and,as expected,the strength and stiffness characteristics of the walls were reduced due to openings.Then a single-story wall panel FE model and an analytical deep beam model are developed in order to find the critical factors dominating the thickness reduction coefficient of wall panels with the opening.Furthermore,extensive parametric analysis is conducted to derive a simplified formula for the determination of the thickness reduction coefficient of wall panels with the opening for substituting solid wall panels with reduced thickness for actual wall panels with the opening.Finally,the design method for calculating the lateral stiffness is verified by some experimental programs and recommended for the routine practice of steel plate shear walls.     

钢板剪力墙振动台试验的等效模型

为解决钢框架-钢板剪力墙结构振动台试验缩尺模型中的剪力墙钢板厚度过薄的问题,依据结构初始抗侧刚度或承载能力等效的原则,提出中心支撑和Ⅰ形钢板剪力墙两种等效模型,采用数值分析的方法,通过有限元软件ABAQUS建立精细化模型,对原型结构的钢板剪力墙和等效模型的刚度与承载力等抗震性能进行了对比分析.研究结果表明:两种等效替代...     

不同支撑形式的型钢混凝土剪力墙抗震性能试验研究

型钢混凝土剪力墙具有强度高、刚度大、稳定性好等优点,广泛应用在高层建筑中。为研究不同支撑形式对型钢混凝土剪力墙抗震性能的影响,进行了3个1/3缩尺的型钢混凝土剪力墙（型钢支撑布置形式分别为X型、AC1型和AC2型）和1个普通混凝土剪力墙对比试件在低周反复荷载作用下的试验研究,得到了其破坏过程的变化规律和破坏模式,分析了不同型钢支撑类型对剪力墙抗剪承载能力、裂缝开展、刚度、延性及耗能的影响规律。试验研究表明：型钢支撑对剪力墙的承载能力、刚度、延性及耗能性能均有较大幅度提高。试验研究表明：AC1型、AC2型和X型型钢支撑的剪力墙极限承载能力较普通混凝土剪力墙分别提升了71.9%、64.6%和49.4%,其延性系数分别提高了19.3%、5.0%和14.5%;型钢混凝土剪力墙的刚度退化速率与普通混凝土剪力墙相比更加缓慢,而且中后期刚度明显优于普通混凝土剪力墙;型钢混凝土剪力墙的塑性区范围较普通混凝土显著增加,试验获得的滞回曲线也更加饱满。     

利用钢板剪力墙耗能的自复位结构有限元模拟

为了解利用钢板剪力墙耗能的自复位结构体系的抗震性能,采用ANSYS软件对结构在低周往复荷载作用下的抗震性能进行了模拟,并与试验数据进行对比,分析了滞回曲线、残余变形、内填薄钢板的应力等指标。此后设计PTA系列模型,研究钢绞线截面面积对结构的影响。结果表明,有限元模拟与试验结果基本吻合,模拟试件到达倒塌位移时的残余变形与试验结果相差0.03%;内填板先于框架进入塑性,起到足够的耗能作用;当结构到达倒塌位移时,梁柱还未失效,梁柱节点处有很微小的面积进入塑性;钢绞线截面面积的增大,对结构的延性和复位能力的增强是有利的。