由4个等长细比角钢组成的格构柱的极限承载力

由于其高强度和重量轻的特点,冷弯薄壁型钢构件在现代钢结构中发挥了重要的作用。由细长型角钢组成的格构柱的性能和强度主要是由边角的局部屈曲和角钢与缀板间的扭转屈曲所决定的。此外,局部屈曲取决于边角宽厚比、角钢和缀板间的整体长细比以及柱的整体长细比的相互作用。通过线性材料有限元模型和几何有限元模型进行理论研究,研究参数包括不同边角宽厚比的格构柱截面、缀板间的整体长细比以及格构柱的整体长细比。分析得出一个完整的强度曲线,并通过使用不同长度的构件来研究不同的失效模式,如在缀板的角钢间产生的局部屈曲或扭转屈曲,或在构件产生整体屈曲。提出一个关于剪切变形影响因素和缀板细长型角钢截面的极限轴向荷载能力的试验方程。通过有限元预测轴向荷载缀板构件的强度,并将所提出的试验方程与使用北美和欧洲规范所获得的设计强度相比较。可知:按北美和欧洲规范所预测的设计强度偏于保守,通过可靠性分析验证了这些设计准则的可靠性。     

钢结构薄板理论研究综述

板件的受压力学性能是钢结构构件稳定研究的基础,本文通过介绍国内外对板类构件的设计规定,重点介绍有效宽度法、直接强度法的计算原理,并对目前国内外板件的相关理论和试验研究进行总结分析。     

发生畸变屈曲的纵向加劲板的受压试验

采用厚4.0mm,名义屈服应力为235.0MPa的中厚钢板制作板件,并分别设置不同刚度的纵向加劲肋,对此纵向加劲板进行受压破坏试验。对发生畸变屈曲或局部与畸变相关屈曲的纵向加劲板的受压极限承载力和性能进行试验和理论研究,结果表明:临界屈曲模式主要取决于纵向加劲肋的刚度和母板的宽厚比。对于某些加劲板,局部屈曲和畸变屈曲之间的相互作用非常明显。畸变屈曲构件和局部与畸变相关屈曲构件展示了较大的后屈曲强度。研究纵向加劲板的的畸变屈曲强度曲线。采用直接强度法提出设计强度简化公式,用于考虑纵向加劲板的畸变屈曲及局部与畸变相关屈曲。将强度曲线与试验和有限元结果对比,验证了曲线的正确性。通过试验研究,得出有关纵向加劲板的屈曲性能的一些结论。     

细晶粒钢筋混凝土柱偏心受压性能试验研究

对9根400 MPa级细晶粒钢筋混凝土柱开展偏心受压性能试验,研究轴向力偏心距、纵向受压钢筋配筋率、混凝土强度和长细比对柱偏心受压性能的影响,描述各试件的破坏过程,分析了其荷载-钢筋/混凝土应变曲线、荷载-挠度曲线以及破坏形态的特点。研究表明,现行混凝土结构设计规范关于钢筋混凝土偏心受压柱极限承载力、平均裂缝间距和最大裂缝宽度的计算理论与试验吻合较好。400 MPa级细晶粒钢筋屈服强度设计值取为360 MPa时,细晶粒钢筋混凝土偏压柱承载力具有足够的安全系数并偏向于保守。正常使用极限状态下,400 MPa级细晶粒钢筋混凝土大偏心受压柱在短期荷载作用下的最大裂缝宽度满足要求。     

纵向加劲板非弹性抗弯强度和刚度试验研究

为验证所提出的受压板上纵向加劲肋的最小刚度方程,对9个纵向加劲板试件进行试验研究,并确定其极限承载力。根据SSRC临界应力曲线,对试验结果与有限元分析所预测的最大强度进行比较,两者具有相当高的相关性。因此,从试验上确定了受压板上纵向加劲最小刚度方程的精度,以及修正SSRC临界应力曲线,包括塑性屈服的范围和过渡区。通过试验得出加劲板弯曲性能的一系列结论。     

屈服强度550MPa高强冷弯薄壁型钢结构轴心受压构件可靠度分析

本文采用二阶矩概率法,考虑强度、截面几何参数、计算模式、外荷载等不定因素的影响,针对屈服强度550MPa高强冷弯薄壁型钢轴心受压构件的可靠度进行了分析,并考虑材料特性,在已有试验的基础上对其承载力计算方法、目标可靠指标及强度设计指标的合理选取进行了研究。结果表明,在按厚度分类合理确定高强冷弯薄壁型钢的强度设计指标后,可依据现行的《冷弯薄壁型钢结构技术规范》(GB 50018—2002)给定的考虑板组稳定计算截面有效宽厚比的方法对其轴心受压构件的极限承载力进行有效分析,并满足预定设计可靠指标的要求。     

钢管高强混凝土柱轴向受压承载力试验研究

22根钢管高强混凝土柱的轴向受压试验结果表明 ,钢管高强混凝土短柱的轴向受压破坏为剪切破坏 ,长柱的破坏为弯曲破坏。根据试验和有关文献的结果 ,提出了混凝土强度等级不大于C80、套箍指标不大于 1 1的钢管高强混凝土柱的轴向受压承载力计算公式 ,以及长柱轴向受压承载力折减系数计算公式     

混凝土夹芯承重墙板的有限元分析

采用有限元软件ANSYS分析了3种尺寸的混凝土夹芯承重墙板的轴向受压力学性能,并与试验结果进行了对比分析,结果表明,有限元计算的构件的荷载-应变曲线和极限荷载与试验值吻合,混凝土夹芯承重墙板在轴向荷载下首先在中部开裂,然后出现受压破坏。墙板中的钢丝网延缓了裂缝的出现,调整了板中内力的分布,增强了混凝土板的承压性能。     

单角钢连接节点板受压性能试验研究与承载力计算方法

输电工程中输电塔架节点通常采用节点板连接的方式,单角钢杆件受轴向压力作用时,节点板处于偏心受力状态,常规的节点板受压承载力计算方法都是基于双角钢连接轴心受压得到的,与输电塔架节点板的受力存在明显差别。通过对2个输电塔架典型节点进行足尺试验和有限元分析,考察了单角钢连接节点板的受压性能和破坏模式,并利用多参数有限元分析结果,研究了用于单角钢连接节点板受压承载力的计算方法。试验研究表明,单角钢连接节点板受压时出现明显的板面外失稳,且节点板的变形呈现出弯曲伴随扭转的形式。通过对比分析表明,有限元分析结果与试验结果吻合较好。基于柱模型和板模型提出了单角钢连接节点板受压承载力的计算方法,分析表明,两种模型都能较好地预估单角钢连接节点板的受压承载力。     

CFRP约束混凝土圆柱轴心受压性能研究

对16个试件进行了CFRP约束素混凝土圆柱的轴心受压试验研究,考察了不同混凝土强度和不同CFRP布层数对约束混凝土柱的破坏形态和极限抗压强度以及变形的影响。结果表明:对不同强度等级的混凝土圆柱,在轴心受压作用下CFRP布层数所起的约束效果不同。强度等级较低的混凝土圆柱,随着CFRP约束层数的增加,极限抗压强度和轴向变形提高显著,而强度等级较高的混凝土圆柱,增加CFRP层数对提高圆柱的极限抗压强度和轴向变形效果不明显。     

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.     

用GFRP叠合层加固的内填钢板剪力墙的试验研究

对使用纤维增强复合材料加固的内填钢板剪力墙的非线性性能进行试验研究。试验旨在评估组合钢板剪力墙中玻璃纤维增强材料层、GFRP叠合层的层数和玻璃纤维增强材料层对刚度、抗剪强度、累积耗散性能以及其他主要地震参数的影响。试验模型为按比例缩小的单层钢板剪力墙模型,边界条件为四角铰接。首先,对未加劲的内填钢板剪力墙进行试验并作为参考。而接下来的4个试验则是对不同层数和方向的玻璃纤维增强材料层加固的内填钢板剪力墙进行试验。每个测试都按照ATC-24(1992)测试协议在这些样本的弹性响应区与非弹性响应区进行低周反复准静态加载。试验结果表明,通过层间强度加固内填钢板剪力墙可显著增加极限抗剪强度和累积耗散能。文章论述了试验的背景、过程、使用装置和试验结果。     

Experimental study of steel plate shear walls with infill plates strengthened by GFRP laminates

In this paper, the nonlinear behavior of the composite steel plate shear walls, in which steel infill plates was strengthened by the fiber reinforced polymers (FRP), is experimentally investigated. Tests are designed to evaluate the effect of Glass-FRP layers, the number of GFRP layers and the orientation of GFRP layers on the stiffness, shear strength, cumulative dissipated energy and other major seismic parameters in the composite steel plate shear walls. Experimental models are scaled as one-story steel shear panel models with hinge type connections as boundaries at four corners. In the first test, unstiffened steel infill plate is used for the testing as a reference test. However, in the next four tests, strengthened steel infill plates were used with different numbers and orientation of GFRP layers. Each test was performed under fully reversed cyclic quasi-static loading in the elastic and inelastic response zones of the specimens, in compliance with the ATC-24 (1992) test protocol. The experimental results indicated that by strengthening the infill steel plates yield by laminates strength, ultimate shear strength and cumulative dissipated energy can be significantly increased. The paper therefore presents the background, procedure and set-up used as well as the test results.     

钢板焊接连接的带水平接缝装配式RC剪力墙抗震性能试验研究

为了研究采用钢板焊接连接的带水平接缝预制装配式钢筋混凝土剪力墙的抗震性能,设计了4个装配式钢筋混凝土剪力墙足尺试件并进行低周往复水平荷载试验,研究参数包括连接钢板厚度、侧向钢板设置和轴压比。结果表明：各试件均为压弯破坏,水平承载力在186~288kN之间,极限位移在25.74~29.37mm之间,滞回曲线为饱满的弓形,延性和耗能能力较好,刚度退化较慢;在连接钢板满足强度要求前提下,增大连接钢板厚度、增加侧向钢板对剪力墙的延性、刚度、承载能力和耗能能力影响较小;提高轴压比可以明显提高装配式剪力墙的刚度和承载能力,但会降低其耗能能力。采用ABAQUS有限元软件对装配式剪力墙抗震性能进行分析,所建立的有限元模型可以较好地模拟装配式剪力墙的受力性能。通过对比采用规范公式计算的承载力与试验承载力,表明可以采用JGJ 3—2010《高层建筑混凝土结构技术规程》中的公式计算文中装配式剪力墙的承载力,并给出了连接钢板的计算方法。     

竖波钢板组合剪力墙等效塑性铰长度研究

竖波钢板组合剪力墙因内嵌波形钢板的几何形状优势，表现出良好的抗震性能。在基于性能的抗震设计要求下，竖波钢板组合剪力墙等效塑性铰长度的确定对合理评估其塑性变形能力至关重要，但国内外已有公式均难以体现其复杂的组合作用，有待提出针对性的简化计算式。基于课题组前期试验成果，通过对竖波钢板组合剪力墙试验破坏现象和受力机理的分析，采用OpenSEES软件，建立有限元模型。扩展研究波形钢板几何参数、约束边缘H型钢柱、分布钢筋配置、混凝土强度、设计轴压比以及剪力墙高宽比等参数对等效塑性铰长度的影响规律，发现使用波形钢板含钢率可以更有效地反映波形钢板几何参数对等效塑性铰长度的影响，而混凝土强度和分布钢筋配箍率与等效塑性铰长度呈负相关。通过理论分析和推导提出多参数控制的竖波钢板组合剪力墙等效塑性铰长度简化计算式，该式适合于估算竖波钢板组合剪力墙的塑性变形能力，可以用于该类剪力墙的弹塑性分析。     

Experimental study on seismic behavior of double-skin corrugated plates and concrete composite shear wall

为研究钢板类型、墙体连接件、轴压比以及剪跨比对双波纹钢板混凝土组合剪力墙抗震性能的影响，设计并完成了15个双钢板混凝土组合剪力墙（13个波纹钢板试件、2个平钢板试件）的拟静力试验，观察了试件的破坏过程，获取了应变分布数据，分析了各变化参数对双钢板混凝土组合剪力墙抗震性能指标的影响规律。试验结果表明：与横向波纹双钢板混凝土组合剪力墙相比，竖向波纹双钢板混凝土组合剪力墙的承载力更高，承载力及刚度退化更为缓慢，延性更好；在承载力接近的情况下，双波纹钢板混凝土组合剪力墙的延性与耗能均显著优于平钢板的；设置连接件导致双钢板混凝土组合剪力墙的初始刚度降低，使其破坏阶段的承载力退化减缓，且小剪跨比时设置连接件可有效提升双钢板混凝土组合剪力墙的承载力和延性，防止其发生面外破坏；试验中增大轴压比可显著提升双钢板混凝土组合剪力墙的承载力、初始刚度和耗能能力，但双钢板混凝土组合剪力墙的承载力及刚度退化速率增快，延性变差；增大剪跨比将显著降低双钢板混凝土组合剪力墙的承载力和初始刚度，对延性和耗能能力影响并不显著；采用全截面塑性理论进行双波纹钢板混凝土组合剪力墙正截面承载力计算，试验结果与计算值吻合良好。     

双波纹钢板混凝土组合剪力墙抗震性能试验研究

为研究钢板类型、墙体连接件、轴压比以及剪跨比对双波纹钢板混凝土组合剪力墙抗震性能的影响,设计并完成了15个双钢板混凝土组合剪力墙（13个波纹钢板试件、2个平钢板试件）的拟静力试验,观察了试件的破坏过程,获取了应变分布数据,分析了各变化参数对双钢板混凝土组合剪力墙抗震性能指标的影响规律。试验结果表明：与横向波纹双钢板混凝土组合剪力墙相比,竖向波纹双钢板混凝土组合剪力墙的承载力更高,承载力及刚度退化更为缓慢,延性更好;在承载力接近的情况下,双波纹钢板混凝土组合剪力墙的延性与耗能均显著优于平钢板的;设置连接件导致双钢板混凝土组合剪力墙的初始刚度降低,使其破坏阶段的承载力退化减缓,且小剪跨比时设置连接件可有效提升双钢板混凝土组合剪力墙的承载力和延性,防止其发生面外破坏;试验中增大轴压比可显著提升双钢板混凝土组合剪力墙的承载力、初始刚度和耗能能力,但双钢板混凝土组合剪力墙的承载力及刚度退化速率增快,延性变差;增大剪跨比将显著降低双钢板混凝土组合剪力墙的承载力和初始刚度,对延性和耗能能力影响并不显著;采用全截面塑性理论进行双波纹钢板混凝土组合剪力墙正截面承载力计算,试验结果与计算值吻合良好。     

带T形加劲肋双钢板组合剪力墙数值模拟研究

采用OpenSees软件对带T形加劲肋双钢板组合剪力墙的低周反复荷载试验进行了数值模拟,并通过与试验结果的对比验证了数值模拟的可靠性.在此基础上,通过数值模拟对影响该类组合剪力墙抗震性能的轴压比、剪跨比、钢板厚度等主要参数进行了分析.结果表明,增大剪力墙的轴压比会使承载力略微提高,但也会使后期刚度退化加快.剪跨比的增大...     

Theoretical and numerical analysis and design of stiffened steel plate shear walls having unequal subpanels

Following the adequate seismic behavior, the steel plate shear walls have gained popularity among the designers worldwide, and many buildings have been designed employing such walls as their lateral load‐carrying system. Despite the fact that the steel shear walls using unstiffened thin plates outnumber the ones benefitting from stiffeners, it should be kept in mind that application of stiffeners prevents the buckling induced by lateral loads such earthquake or wind. On the other hand, the stiffeners enhance the stiffness and shear strength of the plate. Accordingly, this paper deals with an analytical and numerical investigation into the steel plates stiffened by unequaled vertical and horizontal stiffeners. The results obtained for the analyses led to the development of the analytical relations to compute the shear strength, stiffness, and displacement. To validate the proposed relations, analytical outputs were compared with those obtained from the numerical investigation indicating great accuracy of the proposed analytical relations. Moreover, in this paper, the design process of the stiffened steel plate shear walls has been presented based on the interaction between the plate and frame. The results indicate the addition of stiffeners to the steel plate, improves its shear strength by 6 to 15%.     

Experimental study of low-yield-point steel plate shear wall under in-plane load

This paper describes the study of the low-yield-point (LYP) steel plate shear walls under in-plane load. In the LYP steel plate shear wall system, LYP steel was selected for the steel plate wall while the boundary frame was constructed by the high strength structural steel. A series of experimental studies examined the inelastic shear buckling behavior of the LYP steel plate wall under monotonic in-plane load. The effects of width-to-thickness ratio on the shear buckling of LYP steel plates were examined. The stiffness, strength, deformation, and energy dissipation characteristics were investigated by performing cyclic loading tests on the multistorey LYP steel plate shear walls. Excellent deformation and energy dissipation capacity were obtained for all specimens tested. The LYP steel plate shear wall system is able to exceed 5% of storey drift angle under lateral force.