任意厚度非加劲钢板剪力墙与防屈曲钢板剪力墙的通用拉杆模型

钢板剪力墙在墙板屈曲后仍具有一定的抗压能力,板厚越大,抗压能力越强,对结构整体性能的影响也越大,现有的简化模型尚不能很好地考虑该效应.为此,首先分析了计入压应力的钢板墙的受力状态,进而推导了考虑墙板抗压能力的钢板剪力墙的刚度、承载力和屈服位移的计算式,并据此提出了一种通用拉杆模型.该模型仅通过调整经典多拉杆模型中拉杆的...     

四角钢连接钢框架-钢板剪力墙结构抗震性能研究

基于半刚接框架-钢板剪力墙试件的低周反复加载试验,采用ANSYS有限元软件对其滞回性能进行了数值模拟。分析循环荷载作用下试件的滞回性能及承载能力,考察其应力、变形发展历程、耗能机理和破坏模式。试验和有限元分析结果均表明：内填板的设置缓解了节点区自身的延性要求,框架和钢板墙协同工作良好,结构体系耗能优异,安全储备高,是一种理想的抗侧力结构体系。有限元模拟结构应力和变形发展历程与试验结果基本吻合。由于初始偏心、焊接残余应力等原因,弹性工作阶段,有限元分析的峰值荷载与试验值比较接近;进入塑性阶段,有限元分析的峰值荷载比试验值大,滞回环更饱满。     

钢板剪力墙低周反复荷载试验研究

本文进行了6个13比例钢板剪力墙的低周反复荷载试验,重点研究了钢板墙极限承载力和滞回性能,为钢板墙结构利用屈曲后强度及抗震设计提供试验依据;本试验揭示了边柱局部屈曲、加劲肋布置形式、加劲板刚度和板高厚比对钢板墙滞回性能的影响。试验结果表明,边柱不出现局部屈曲是钢板墙发挥极限承载力的重要保证;厚板和较强的加劲肋对提高钢板墙滞回曲线的饱满度和滞回环面积是有利的;三种钢板墙以交叉加劲板的承载力和滞回性能最佳,十字加劲板次之,钢板墙结构耗能能力依赖于钢板与边柱的弹塑性变形和钢板面外鼓曲变形。试验曲线与应用弹塑性大挠度有限元法计算的滞回曲线吻合良好;利用屈曲后强度的钢板墙受剪承载力,其试验值与本课题建议公式及有限元值计算结果基本一致。     

半刚性连接钢框架-钢板剪力墙结构抗震性能试验研究

通过对半刚性连接框架-钢板剪力墙结构在水平反复荷载作用下的试验研究,得到了结构的滞回曲线、延性指标、水平刚度、梁柱应变、转角及各关键部位的变形。从耗能能力、刚度退化、承载力、延性等方面分析该种结构的抗震性能和耗能机理;依据应力分布、梁柱转角研究半刚性节点与钢板剪力墙的相互影响效果;分析结构的内力转换和破坏模式。结果表明：该结构具有良好的延性和耗能性能;半刚性节点在反复荷载作用下没有明显变形,节点刚度退化小,框架和钢板剪力墙协同工作良好;梁柱半刚性连接弱化了结构的整体刚度,框架自身承担的水平荷载有限;破坏模式为内填钢板剪力墙局部撕裂,拉力带作用明显,钢框架柱脚及梁柱半刚性连接部位形成塑性铰,框架整体呈弯曲破坏模式。图12表4参10     

半刚接钢框架-十字加劲钢板剪力墙结构滞回性能研究

对一榀单跨两层半刚接框架-十字加劲钢板剪力墙结构进行水平反复荷载作用下的抗震试验研究,系统分析结构破坏模式和耗能机理,研究节点刚度与加劲墙体的相互影响效果,得到了承载力,延性,刚度和耗能能力等指标。试验结果表明:该种结构具有良好的延性和耗能性能,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,半钢框架和墙板协同工作良好;加劲肋的设置改善了钢板的实际受力,提高墙体的承载力及刚度,减轻了滞回曲线的捏缩现象,减小钢板噪音及震颤。结构破坏模式为加劲肋屈曲,内填钢板以小区格局部屈曲为主,伴随相关屈曲;框架柱脚及梁柱半刚性连接部位形成塑性铰;试件面内呈弯曲破坏模式,研究为该种结构体系的工程应用和理论分析提供依据。     

Stress state of steel plate shear walls under compression–shear combination load

This paper investigates the stress state of the infill steel plate for the unstiffened steel plate shear walls (SPSWs) under compression–shear combination load. First, the infill steel plate is divided into three zones, the stress state of each zone under compression is derived, and the accuracy of the analytical model is verified by a series of numerical examples. Second, considering the combination effects of the gravity load and shear force from the adjacent boundary columns, the stress state of each zone is proposed and discussed. Then the shear capacity of the infill steel plate for the unstiffened SPSWs with gravity load acting on the top of the boundary columns is proposed. Finally, the shear capacity of 21 numerical SPSW specimens with various axial stresses of the boundary columns and different steel infill plate thicknesses is predicted.     

开洞加劲钢板剪力墙的抗侧承载力分析

为研究墙板开洞对加劲钢板剪力墙抗侧承载力的影响,首先建立了梁 壳混合弹塑性有限元单层墙板模型,研究了极限状态下影响开洞加劲墙板受剪承载力的关键因素。在此基础上,通过大量有限元计算和参数分析,提出了用于计算开洞加劲墙板受剪承载力折减率的简化计算式,并与有限元计算结果进行对比,精度满足要求。以3个加劲钢板剪力墙试件的低周往复荷载试验研究为基础,建立了精细有限元分析模型,有限元分析结果与试验结果吻合良好,证明了模型的合理性和准确性。提出了加劲钢板剪力墙结构抗侧承载力的理论模型和计算公式,理论计算结果与有限元分析结果吻合良好。     

自复位钢框架钢板剪力墙性能化设计方法

基于“自复位”理念,提出了一种采用钢板剪力墙耗能的自复位钢框架钢板剪力墙结构,对其进行了受力机理分析,并给出了自复位钢框架钢板剪力墙的复位条件。依据GB 50011—2010《建筑抗震设计规范》设定了自复位钢框架钢板剪力墙基于性能的设计目标,基于性能目标提出了自复位钢框架钢板剪力墙的设计流程,从构件的实际受力状态出发对该设计方法进行了研究,并推导出构件的设计公式。以某传统钢框架为例,对其进行了由钢板剪力墙耗能的自复位结构边缘构件设计,并采用有限元软件ABAQUS对其中单榀单跨进行了Pushover分析。结果表明：当层间位移角达到2%时,结构的残余变形量控制在0.2%以内,主体结构边缘构件仍处于弹性工作状态,推覆过程中钢板墙耗散了大量能量;推覆结束后,结构余留少量残余变形,这主要是由于梁柱节点绕梁上下翼缘转动时梁上下翼缘角部受到挤压引起,可通过适当设置翼缘加强板减少甚至消除残余变形。     

Thin steel plate shear walls behavior and analysis

Steel plate shear walls have been used in buildings in North America and Japan. Until recently, the design practice has been to limit the strength of the wall to the buckling strength of the plate. The post-buckling strength of thin plates subjected to shear has been recognized for more than 60 years, since it was outlined by Wagner in the early 1930s. Tests of a quarter and one third scale specimens of thin steel plate shear walls under cyclic loading were performed; the tests are described and the results are summarized. An analytical model to determine the behavior of thin steel plate shear walls was developed and is given. The model is capable of depicting the behavior of walls with plates welded or bolted to the surrounding beams and columns of the building frame. Comparisons between the analytical and experimental results are made.     

钢管混凝土框架-两边连接钢板组合剪力墙结构反应修正系数分析

钢管混凝土框架-钢板组合剪力墙结构体系（CFST-CSPSW）具有良好的延性和耗能能力,在实际工程中具有很好的应用前景。文章采用OpenSees有限元软件建立了CFST-CSPSW结构体系分析模型,基于增量动力时程分析法(IDA法),评估了CFST-CSPSW结构体系的抗震性能,分析了结构层数、跨数、自振周期等参数对结构性能参数的影响规律。研究表明:钢管混凝土框架-钢板组合剪力墙结构体系是一种抗震性能优越的双重抗侧力结构体系,其结构反应修正系数R和位移放大系数Cd随结构自振周期、层数、跨数的增大略有减小,结构性能系数变化趋势均随结构高度的增大逐渐减小趋于平缓。基于本文分析模型,提出了钢管混凝土框架-两边连接钢板组合剪力墙结构体系的结构反应修正系数R平均值为3.27,位移放大系数Cd平均值为3.05,为基于性能的组合结构体系设计提供参考。     

钢板剪力墙抗震性能试验研究

以天津国际金融会议酒店工程为背景对钢板剪力墙的抗震性能进行试验研究。完成了3个4层1∶5缩尺比例的钢板剪力墙试件的拟静力试验。试件主要变化参数包括墙板开洞和中柱设置。试件SPSW-1墙板开洞,试件SPSW-2墙板不开洞,试件SPSW-3带有中柱,且中柱一侧墙板开洞。在钢板剪力墙的墙板上布置了槽形和一字形两种截面形式的加劲肋。试验结果表明：钢板剪力墙结构具有良好的承载力、延性和耗能能力;开洞降低了钢板剪力墙结构的刚度和承载力;中柱提高了钢板剪力墙结构的刚度和承载力;加劲肋可增强钢板剪力墙结构的刚度和稳定承载力,开洞补强效应显著。     

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。     

半刚性框架-屈曲约束钢板剪力墙结构振动台试验研究

为研究半刚性框架-钢板剪力墙结构的抗震性能,进行了1个缩尺比为1/3的单跨4层钢框架-屈曲约束钢板剪力墙的振动台试验。试验采用模拟地震动的方法,选取El Centro波、Taft波和一条人工合成波,分析在7度多遇至9度罕遇共计8个水平地震作用工况下结构的动力特性和动力响应。研究结果表明：在多遇地震作用下,结构无明显塑性变形;罕遇地震作用时,1、3层墙板大部分区格形成拉力带。随着地震激励的增大,结构刚度逐渐退化,9度罕遇地震输入后结构抗侧刚度最大降幅仅为12%;屈曲约束钢板墙作为第一道抗震设防防线,率先进入弹塑性工作阶段,吸收耗散地震能量,避免框架发生破坏;在多遇及罕遇地震作用下结构的层间位移角分别为1/476和1/68,均满足我国现行抗震规范对层间位移角限值的规定。结构整体表现出优异的抗震性能,满足我国“两阶段,三水准”抗震设防要求。     

Shear capacity prediction of steel plate shear walls with precompression from columns

This paper investigates the shear capacity of the unstiffened steel plate shear walls with gravity loads from the adjacent boundary columns that is produced during the construction process. The distribution and transferring of gravity loads between boundary columns and the infill steel plate are proposed. Then, the infill steel plate is partitioned into 3 zones bounded on the effective length, the inclination angle, and shear capacity of each zone that is proposed and discussed, and the shear capacity of the infill steel plate is summed over the 3 zones. Finally, based on the three specimens tested by Park et al. (2007), shear capacity prediction of 18 more numerical steel plate shear wall specimens with the axial stresses of the boundary columns equal to 50 MPa, 100 MPa, 150 MPa, 200 MPa, 250 MPa, and 300 MPa are analyzed.     

半刚性框架-屈曲约束钢板剪力墙结构弹塑性层剪力分布研究

为研究弹塑性状态下半刚性框架-屈曲约束钢板剪力墙结构(BR-SPSW)的层剪力分布,设计了具有理想屈服模式的5层、10层、15层和20层的BR-SPSW结构等效拉杆简化模型。综合考虑结构层数、构件截面、近场地震速度脉冲效应及远场地震加速度循环累积效应对结构的影响,采用弹塑性时程分析方法获得了BR-SPSW结构在两类地震作用下的层剪力分布平均值,提出了BR-SPSW结构弹塑性状态的层剪力分布模式,并基于已有层剪力分布模式及GB 50011—2010《建筑抗震设计规范》的底部剪力法提出的层剪力分布模式进行对比。结果表明,近场地震波的速度脉冲效应和远场地震波的加速度循环效应对半刚性框架-屈曲约束钢板墙的层剪力分布影响较大,层剪力分布应综合考虑二者的影响。建议的层剪力分布模式在计算精度上优于其他层剪力分布模式,可为屈曲约束钢板墙结构基于性能的设计方法提供参考。     

剪跨比为1的内置钢板-混凝土组合剪力墙抗震性能试验研究

为改善复杂高层建筑中剪力墙的抗震性能,进行剪跨比为1的2个无内置钢板的型钢混凝土剪力墙试件和12个有内置钢板-混凝土组合剪力墙试件的低周反复加载试验,揭示轴压比和内置钢板厚度（即墙身含钢率）对试件抗震性能的影响规律。结果表明,相对于无内置钢板的型钢混凝土剪力墙试件而言,内置钢板-混凝土组合剪力墙试件的承载能力、变形能力和耗能能力均显著提高,但是要使这三者综合最佳,应该将墙身含钢率控制在一定范围内,且设计轴压比应控制在0.50以内。     

Seismic behavior of steel plate shear walls with centrally placed circular perforations

The behavior of unstiffened thin steel plate shear walls with circular perforations placed at the center of the infill plates is examined. A shear strength equation is developed for perforated steel plate shear wall with circular perforation at the center. A series of single storey perforated steel plate shear walls with different aspect ratios and different perforation diameters were analyzed to assess the proposed shear strength equation. A comparison between the nonlinear pushover analysis and the proposed equation shows excellent agreement. The proposed shear strength equation is applied for design of boundary columns of one 4-storey and one 6-storey perforated steel plate shear walls. The predicted design forces in the boundary columns for the selected perforated shear walls are compared to the forces obtained from nonlinear seismic analysis. The proposed equation gives very good predictions for the design forces in the boundary columns.     

Seismic performance of corrugated steel plate concrete composite shear walls

In this paper, composite shear walls with different encased steel plates (flat, horizontal corrugated, and vertical corrugated) were tested and simulated by Abaqus to investigate the seismic behavior of corrugated steel plate concrete composite shear walls (SPCSWs). The failure characteristics, deformation and energy dissipation capacity, and stiffness and bearing capacity of the structures under low‐frequency cyclic load were analyzed, and indexes of the seismic performance were obtained. The formulas of the shear‐bearing capacity of steel plate concrete composite shear walls are suggested, and the shear‐sharing ratio of each member is obtained. According to the obtained results, corrugated steel plates can bond with concrete well, and the bearing capacity of the vertical corrugated SPCSW are higher than that of the horizontal corrugated SPCSW. Compared with flat SPCSW, corrugated SPCSW has higher initial stiffness and lateral stiffness, better ductility and energy dissipation ability, and the degradation of bearing capacity and stiffness is slower. The shear‐sharing ratio of a steel plate is larger than that of reinforced concrete in the flat SPCSW and the vertical corrugated SPCSW, the shear force shared by steel plate and reinforced concrete in horizontal corrugated SPCSW is basically the same.     

三边约束组合钢板剪力墙单元抗震性能试验研究

提出一种适用于钢框架结构体系的新型组合钢板剪力墙单元,它由三边固接一边弹性约束的钢板和预制水泥基覆板组合而成。通过三种钢板宽厚比的纯钢板剪力墙和组合钢板剪力墙共6个试件的静力加载试验,考察宽厚比对三边约束钢板受剪承载力的影响,同时考察分析预制水泥基覆板对内嵌钢板的屈曲承载力和受剪承载力的影响。试验结果表明：宽厚比决定了钢板初始抗侧性能和屈曲模态;预制水泥基覆板对提高剪力墙单元受剪承载力和钢板屈曲承载力有一定帮助;通过有效抑制内嵌墙板的面外屈曲,可以提高组合钢板剪力墙单元的抗震性能。     

半刚性连接钢框架-非加劲钢板剪力墙结构性能研究

半刚性连接钢框架-非加劲钢板剪力墙结构弥补了传统抗弯钢框架侧向刚度不足的缺点,为采用更加经济的半刚性节点提供了可能。为研究不同梁柱连接刚度对双体系结构抗震性能的影响,完成了3个单跨两层不同梁柱连接刚度试件的水平低周往复加载试验研究,系统分析了三者的整体性能和破坏模态,拟从承载力、刚度、延性、耗能、整体性能和节点性能六个方面对双体系的节点刚度与墙体的匹配效果进行评价。结果表明:在半刚性框架内设置钢板墙能较大程度提高结构的极限承载力与侧向刚度;结构具有理想的屈服顺序,内填板在加载初期非常有效。屈服区域延伸至整个墙体时,附加荷载将基本上由边缘构件承担,试件破坏主要由内填板的屈服和框架柱的弯扭失稳控制;节点刚度退化小,且内填板的设置缓解了节点区自身的延性要求,梁柱连接形式对试件的抗侧刚度和整体强度的影响不大,降低连接刚度有利于提高试件延性和耗能能力。