高层建筑短肢剪力墙梁式转换(低位)设计探讨

本人结合工程实际,介绍高层建筑短肢剪力墙低位梁式转换的设计方法,对竖向荷载作用下梁跨中转换与支座转换的力学性能进行计算分析,并探讨水平荷载作用下转换层上下层等效剪切刚度比及高位转换等问题。     

短肢剪力墙低位梁式转换设计

以某高层住宅楼为例,介绍高层建筑短肢剪力墙低位梁式转换的设计方法,对竖向荷载作用下梁跨中转换与支座转换的力学性能进行计算分析,并探讨水平荷载作用下转换层上下层等效剪切刚度比及高位转换等问题。     

高层建筑短肢剪力墙梁式转换（低位）设计探讨

本人结合工程实际，介绍高层建筑短肢剪力墙低位梁式转换的设计方法，对竖向荷载作用下梁跨中转换与支座转换的力学性能进行计算分析，并探讨水平荷载作用下转换层上下层等效剪切刚度比及高位转换等问题。     

高层磷石膏墙体网格式框架结构在水平荷载作用下的简化计算

磷石膏墙体网格式框架作为一种新的结构形式,可利用现行建筑结构设计软件进行工程设计,根据结构在水平荷载作用下顶点侧移相等的原则,建立高层磷石膏墙体网格式框架结构等效为剪力墙结构的墙厚度折算公式,理论计算值和磷石膏墙体网格式框架结构有限元分析结果误差仅0.4%,与等效剪力墙误差8.59%。与等效剪力墙有限元分析结果产生误差是由于未考虑洞口对截面面积和刚度削弱的影响。总的来说,理论计算值和有限元分析结果较吻合,等效剪力墙墙厚度折算公式符合实际,可为实际工程设计提供参考。     

变刚度和带有收进的高层建筑弯扭耦联简化分析

本文在文献[1]的基础上,利用广义杆件有限元(在各等刚度段之间)和解析法(在等刚度段内)联合应用来计算变刚度或带有阶梯状不对称收进的由核心筒、剪力墙和平面框架组成的复杂平面布置的三维空间协同工作体系的弯扭耦联问题。推导了单元刚度矩阵、等效结点荷载,并给出在等刚度段内三种典型荷载下的计算公式。算例表明,本法所用单元极少,计算工作量小、速度快,用微机即可解决复杂问题,并具有较好的计算精度,可供初步设计之用。     

稀疏竖向加劲钢板剪力墙性能研究

对考虑竖向荷载作用的稀疏竖向加劲钢板剪力墙试件进行了试验和有限元研究,给出了试件的面内面外位移曲线和等效Mises应力曲线,考察了不同大小的竖向荷载对加劲钢板剪力墙性能的影响.研究表明,稀疏竖向加劲钢板剪力墙有较高的初始抗侧刚度和极限承载力,整体失稳后仍能继续稳定地承受荷载,竖向加劲肋应力在区格屈曲前后变化较大,有限竖向荷载对加劲钢板剪力墙的初始刚度基本没有影响,但会降低剪力墙的极限荷载和极限侧移.     

短肢PEC组合剪力墙的数值模型及公式拟合

PEC组合剪力墙是一种新型装配式剪力墙,具有承载力高、延性好、构造简单等优点。首先,基于纤维模型、部分约束混凝土及钢材的精确本构关系,研究了短肢PEC组合剪力墙弯曲变形及剪切变形的计算方法,在此基础上编制了短肢PEC组合剪力墙荷载-位移曲线的数值计算程序,并通过与已有试验及有限元分析结果的对比验证了该程序的准确性。然后,基于该程序对6480个不同截面参数的剪力墙进行了数值计算,分析了轴压比、剪跨比、含钢率、材料强度等关键参数对PEC组合剪力墙等效抗弯刚度和极限位移角的影响,拟合了短肢PEC组合剪力墙等效抗弯刚度及极限位移角的计算公式。对拟合公式的统计分析表明,等效抗弯刚度和极限位移角的计算公式满足精度要求,可用于指导短肢PEC组合剪力墙的设计。最后,基于规范对剪力墙结构弹塑性位移角限值的规定,提出了短肢PEC组合剪力墙轴压比限值的计算公式。     

钢框架内嵌带竖缝钢筋混凝土剪力墙的内力计算模型

对《高层民用建筑钢结构技术规程》(JGJ 99—98)中钢框架内嵌带竖缝钢筋混凝土剪力墙的等效交叉支撑和等效剪切板模型进行考察,指出了在确定等效构件时考虑钢框架梁剪切变形的必要性,同时指出两种模型均不能正确地给出钢框架梁的剪力,也不能反映钢框架梁弯曲变形对整体刚度的影响。因此提出壁式框架的计算模型,对各部分的刚度给出了计算建议,对模拟钢框架内嵌带竖缝钢筋混凝土剪力墙肢的壁柱,通过对轴压刚度取小值以实现带竖缝钢筋混凝土剪力墙不承担竖向荷载的设计要求。对壁式框架模型和两种等效模型进行比较表明,在层数少、剪切变形占主导地位时,壁式框架模型的刚度略小;层数增加,三种模型结果相似。但壁式框架模型能够给出钢框架梁的剪力,并反映钢框架梁变形对抗侧刚度的影响。     

开洞加劲钢板剪力墙的力学性能研究

针对深圳梅山苑7号楼钢板剪力墙上开洞问题,对开洞闭口加劲钢板剪力墙进行了有限元研究,给出了不同开洞位置和不同开洞率钢板剪力墙荷载-侧移曲线,分析了开洞位置和开洞率对初始刚度、屈曲荷载和极限荷载的影响.研究表明,中间开洞对钢板剪力墙刚度和极限承载力影响较大,可以采用线性公式计算开洞对钢板剪力墙初始刚度、屈曲荷载和极限荷载的折减.     

基于等效刚度的蜂窝梁弯扭屈曲临界荷载计算方法

蜂窝梁是在梁腹板上开有连续规则孔洞的一种钢梁,腹板开孔后对其抗侧刚度有较大的削弱,因此整体稳定性能是蜂窝梁的重要问题。基于能量法推导出实腹梁弯扭屈曲临界荷载的计算式,采用等效刚度的方法,通过等效侧向抗弯刚度、等效翘曲刚度和等效扭转刚度推导了蜂窝梁的弯扭屈曲临界荷载的计算式。其次,考虑蜂窝梁截面尺寸、跨度、开孔率和距高比的影响,采用有限元方法对圆形孔和六边形孔蜂窝梁的弯扭屈曲进行了分析,得到了蜂窝梁弯扭屈曲临界荷载的变化规律,并验证了蜂窝梁弯扭屈曲临界荷载计算式的正确性,可为蜂窝梁的整体稳定设计提供参考。     

小剪跨比保温砌模混凝土墙抗震性能试验研究

8片剪跨比为0.77、0.84和1.0的保温砌模混凝土墙的抗震性能试验结果表明,小剪跨比保温砌模混凝土墙在竖向力和往复水平力作用下,连梁剪切破坏,端墙肢边缘混凝土受压破损;位移延性系数不小于3;极限位移角大于1/120。保温砌模混凝土墙的受剪承载力可按现行规范剪力墙有地震作用组合的受剪承载力公式(扣除洞口的截面面积)计算。有限元分析结果表明,保温砌模混凝土墙的抗侧刚度可用厚度为其三分之二的等效实体墙计算或用小开口整体墙计算。工程算例表明,保温砌模现浇承重墙体系满足8度抗震设防的7层住宅层间位移角要求和受剪承载力要求。     

两边连接屈曲约束钢板剪力墙受力机理与等效支撑模型

采用理论分析和有限元方法,针对两边连接屈曲约束钢板剪力墙的受力机理和传力规律进行研究。提出了钢板墙边缘约束区的概念并确定了边缘约束区的宽度,分析了钢板墙的屈服形状、钢板墙内各部分应力流的分布规律和钢板墙与梁连接处的受力特点等。在此基础上提出了两边连接屈曲约束钢板剪力墙等效支撑模型,对不同尺寸、不同层数的框架 屈曲约束钢板剪力墙结构和框架 等效支撑结构在水平荷载作用下的力学性能进行分析,并对两种结构的荷载 位移曲线进行了对比。分析表明,所提出的等效支撑模型在结构刚度和承载力方面具有较好的准确性,无论是单调加载还是反复加载均能准确地模拟两边连接屈曲约束钢板剪力墙结构的受力行为。     

Research on the response of concrete cavity shear wall under lateral load

The experimental tests were conducted on the common concrete shear wall and the concrete cavity shear walls. Results indicate that the stiffness and ultimate capacity of the cavity shear walls are reduced and the ductility is improved; reasonable matching can be achieved among the stiffness, ultimate capacity, and ductility by changing the parameters of cavity. Subsequently, theoretical calculation models of shear wall with single cavity and multicavities are proposed; the calculating formula of the lateral displacement curve and the equivalent lateral stiffness of cavity shear wall is deduced under different lateral loads. The lateral response of both the through cavity shear wall and non‐through cavity shear wall can be calculated by using the continuous link method. Finally, the verification results of models with different parameters show that the theoretical calculation formula has enough accuracy, which can meet the needs of engineering estimation.     

钢筋混凝土剪力墙剪切刚度计算的斜向腹筋桁架-拱模型

钢筋混凝土剪力墙构件腹板为双向配筋,其剪切刚度的传统计算方法忽略竖向钢筋的作用,低估了剪力墙构件的剪切刚度和受剪承载力。为考虑双向配筋对剪力墙剪切刚度的影响,提出等效斜向腹筋桁架-拱模型,与传统桁架-拱模型不同,模型中桁架作用的腹杆由斜向等效受拉钢筋及斜裂缝间的混凝土斜压杆构成,斜向等效钢筋的方向与裂缝处两个方向钢筋的合力方向一致。采用最小能量原理推导了斜向压杆倾角的理论算式,在已有试验数据的基础上,对压杆角度理论算式进行简化,提出了便于工程应用的简化算式。斜向开裂后剪力墙的有效剪切刚度为斜向腹筋桁架模型剪切刚度与拱模型剪切刚度的叠加,采用该模型分别对现有的剪力墙试件进行计算,并将计算值与实测值进行了比较,结果表明,提出的斜向腹筋桁架-拱模型可以较为准确地计算钢筋混凝土剪力墙构件斜向开裂后的有效剪切刚度。     

混凝土密柱石膏复合墙板结构性能及简化分析模型

对混凝土密柱石膏复合墙板的水平剪力传递机理进行分析,发现石膏板肋能有效地在混凝土芯柱间传递水平剪力,对复合墙板结构性能有较大影响。在此基础上,提出混凝土密柱石膏复合墙板的等效带缝剪力墙简化分析模型,剪力墙竖缝布置以保证等效带缝剪力墙与复合墙板具有相同弹性抗侧刚度为原则确定。对混凝土密柱石膏复合墙板及等效带缝剪力墙的结构性能进行比较分析表明,混凝土密柱石膏复合墙板与带缝剪力墙受力机理相似,等效带缝剪力墙弹性及塑性阶段都能很好地反映混凝土密柱石膏复合墙板的结构性能。     

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.     

基于一种新型铅芯橡胶隔震支座的力学参数试验研究

通过对不同结构构造的铅芯橡胶支座进行水平动态力学试验,系统研究了铅芯橡胶支座动态力学性能与其结构构造及外加动载之间的关系。在支座直径、橡胶和薄钢板厚度不变的情况下,分析了不同倾角或曲率的铅芯橡胶隔震支座在竖向荷载和剪切荷载作用下的力学性能;研究了竖向刚度、水平等效刚度、屈服后刚度、屈服力、等效阻尼比等的变化规律。研究结果表明,竖向刚度随倾角或曲率的增加呈减小趋势,水平等效刚度、屈服后刚度、屈服力、等效阻尼比随倾角或曲率的增加呈增大趋势;同时通过数值分析精确的验证了新型铅芯橡胶支座具有良好的减隔震效果。     

保温砌模混凝土网格墙抗震性能试验研究

介绍了8片剪跨比为1.96～3.06的保温砌模混凝土网格墙和1片实体墙在轴力和往复水平力作用下的试验,以及3片网格墙的轴压试验。结果表明,剪跨比较大的保温砌模网格墙在轴力和往复水平力共同作用下,墙端纵筋受拉屈服,边缘混凝土压碎,墙的中下部连梁剪切破坏;破坏时裂缝较分散;极限位移角大于1/100,位移延性系数大于3;截面长的网格墙的弹性刚度、屈服时的割线刚度和正截面承载力大,墙端组合柱对提高刚度和正截面承载力有显著作用;一般层高的网格墙在重力荷载作用下不会发生平面外失稳破坏。有限元计算表明,网格墙在轴力和水平力作用下的正应力分布与实体墙总体上一致;可按现行规范有地震作用组合的剪力墙正截面承载力公式计算网格墙的承载力。工程算例表明,保温砌模现浇承重墙体系可以满足8度抗震设防的9层住宅承载力要求和抗震墙结构小震时的层间位移角要求。在研究的基础上,提出了保温砌模现浇承重墙体系的抗震设计建议。     

开缝钢板剪力墙的理论分析与数值模拟

开缝钢板剪力墙是一种新型的抗侧力构件,具有良好的延性和稳定的滞回性能,本文在理论分析的基础上,对开缝钢板剪力墙初始弹性刚度以及极限承载力估算公式进行了修正,利用公式对不同尺寸、开缝形式的开缝钢板墙进行了计算,并进行了非线性有限元分析。与试验结果对比表明,修正后的理论公式和有限元分析能够较好预估面外变形较小的墙板的性能,对墙板的极限承载力的估计值也能与试验值较好吻合,有限元结果很大程度上高估墙板的初始刚度。本文的分析和结论为开缝钢板剪力墙的数值模拟与手算复核提供了建议和依据。