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.     

开洞钢板剪力墙洞口加劲肋性能研究

采用ABAQUS软件对中部开洞、一侧开洞及两侧开洞的钢板剪力墙进行了数值分析。对不同开洞形式的钢板剪力墙进行了弹性屈曲分析和非线性滞回分析,研究了洞口加劲肋刚度、强度对开洞钢板剪力墙性能的影响。研究结果表明:增大加劲肋刚度,可提高开洞钢板剪力墙的弹性屈曲应力,当肋板刚度比超过所提出的下限时,加劲肋对开洞钢板剪力墙屈曲应力的提高幅度降低;宽高比较大时,加劲肋对开洞钢板剪力墙屈曲应力的提高更加显著,在相同的肋板刚度比条件下,宽厚比不同的开洞钢板剪力墙屈曲应力的提高幅度基本相同。建议中部开洞、一侧开洞及两侧开洞钢板剪力墙的肋板刚度比下限分别取30,15和25。滞回分析结果表明:肋板刚度比对开洞钢板剪力墙弹性刚度、承载力和耗能能力影响较小。加劲肋强度过低时,无法充分发挥钢板剪力墙屈曲后的拉力场作用。按所提出的强度验算公式设计的加劲肋,可为开洞钢板剪力墙拉力场提供可靠锚固,确保拉力场充分发展。     

方钢管混凝土框架-中间开洞薄钢板剪力墙的力学性能研究

进行了一榀1/3比例单跨两层方钢管混凝土框架-中间开洞薄钢板剪力墙的低周反复荷载试验,研究了钢板剪力墙中间开洞对方钢管混凝土框架-薄钢板剪力墙抗震性能的影响。利用有限元软件ABAQUS对方钢管混凝土框架-中间开洞薄钢板剪力墙进行了数值分析,研究了钢板剪力墙开洞位置、洞口宽度比、钢板剪力墙厚度以及加劲肋等对其力学性能的影响。结果表明:开洞位置的变化对结构影响很小;增大钢板剪力墙洞口宽度比降低了结构的承载能力和初始刚度;增大钢板剪力墙厚度提高了结构的承载能力和初始刚度;通过在洞口周边设置加劲肋,减小了钢板剪力墙的高厚比,减弱了钢板剪力墙对竖向边缘构件的影响。     

施工顺序对钢板剪力墙及结构性能影响研究

本文通过有限元分析了竖向荷载对防屈曲耗能钢板剪力墙性能的影响,在此基础上,以北京冬奥村钢结构住宅关键技术研究与应用项目为例研究了钢板剪力墙刚度变化对结构抗震性能的影响.结果表明:竖向荷载作用下,防屈曲钢板剪力墙的初始刚度会有降低达10％,大震作用下结构的层间位移增加7％.在施工过程中应注意施工顺序和方法减轻竖向荷载的影响.此外,本文还以北京冬奥村钢结构住宅关键技术研究与应用项目为例,研究了结构应用不同初始刚度的钢板剪力墙的地震响应.     

开洞波形钢板剪力墙受剪承载力及耗能能力分析

为明确波形钢板剪力墙不发生屈曲的界限条件并分析开洞对其承载力及耗能能力的影响,基于波形钢板剪切屈曲理论推导其屈曲应力计算式,并采用数值分析及变形等级划分方法得到约束刚度比取值范围,由此提出波形钢板剪力墙不发生屈曲的界限条件为屈曲应力大于剪切屈服应力且约束刚度比大于3。通过对比开洞模型的变形等级计算参数,验证界限条件对开洞波形钢板墙的适用性,建立有限元模型研究钢板墙高宽比、钢板厚度、开洞率、洞口高宽比及洞口位置对波形钢板墙承载力及耗能能力的影响。结果表明：钢板高宽比越小、板厚越大,开洞对其承载力及耗能能力的削弱程度越大,洞口高宽比在0.33～0.5之间时开洞波形钢板墙的承载力及耗能最大,中心开洞时的最小。基于波形钢板剪力墙全截面剪切屈服的受力机理对其受剪承载力和塑性耗能计算式进行推导,并通过拟合得到考虑洞口参数影响的开洞波形钢板剪力墙受剪承载力及耗能折减系数计算式;通过9组不开洞模型和30组不同洞口尺寸及位置的开洞模型对计算式的有效性进行验证。结果表明计算值与模拟值的误差均在15%以内,适用于满足无屈曲界限条件的开洞波形钢板剪力墙。     

Analysis on shear capacity and energy dissipation of corrugated steel plate shear wall with openings

为明确波形钢板剪力墙不发生屈曲的界限条件并分析开洞对其承载力及耗能能力的影响，基于波形钢板剪切屈曲理论推导其屈曲应力计算式，并采用数值分析及变形等级划分方法得到约束刚度比取值范围，由此提出波形钢板剪力墙不发生屈曲的界限条件为屈曲应力大于剪切屈服应力且约束刚度比大于3。通过对比开洞模型的变形等级计算参数，验证界限条件对开洞波形钢板墙的适用性，建立有限元模型研究钢板墙高宽比、钢板厚度、开洞率、洞口高宽比及洞口位置对波形钢板墙承载力及耗能能力的影响。结果表明：钢板高宽比越小、板厚越大，开洞对其承载力及耗能能力的削弱程度越大，洞口高宽比在0.33~0.5之间时开洞波形钢板墙的承载力及耗能最大，中心开洞时的最小。基于波形钢板剪力墙全截面剪切屈服的受力机理对其受剪承载力和塑性耗能计算式进行推导，并通过拟合得到考虑洞口参数影响的开洞波形钢板剪力墙受剪承载力及耗能折减系数计算式；通过9组不开洞模型和30组不同洞口尺寸及位置的开洞模型对计算式的有效性进行验证。结果表明计算值与模拟值的误差均在15%以内，适用于满足无屈曲界限条件的开洞波形钢板剪力墙。     

带缝钢板剪力墙性能研究

介绍自由侧边时带缝钢板剪力墙初始抗侧刚度的推导过程和理论根据,提出了缝宽剪切刚度减小系数,并对墙板进入塑性后的刚度退化进行理论探讨;对带缝钢板剪力墙平面外失稳和抗剪极限承载力这两种极限状态进行分析;通过有限元分析,指出竖向荷载、开缝参数等对四边固定带缝钢板剪力墙弹性屈曲临界力的影响,提出提高带缝钢板剪力墙实际工作效率的设想.     

带缝钢板剪力墙性能研究

介绍自由侧边时带缝钢板剪力墙初始抗侧刚度的推导过程和理论根据,提出了缝宽剪切刚度减小系数,并对墙板进入塑性后的刚度退化进行理论探讨;对带缝钢板剪力墙平面外失稳和抗剪极限承载力这两种极限状态进行分析;通过有限元分析,指出竖向荷载、开缝参数等对四边固定带缝钢板剪力墙弹性屈曲临界力的影响,提出提高带缝钢板剪力墙实际工作效率的设想。     

竖向加劲钢板剪力墙试验研究

为研究加劲肋和竖向荷载对钢板剪力墙受力性能的影响,分别对1榀和2榀竖向加劲钢板剪力墙进行推覆和往复试验,其中往复试验中以有限竖向荷载为控制变量。通过考察剪力墙板变形性能以及竖向加劲肋的整体屈曲及局部屈曲,得到试件的推覆曲线和荷载-位移滞回曲线,并基于试验结果分析试件承载力、抗侧刚度和耗能能力等力学性能。结果表明:有限竖向荷载对竖向加劲钢板剪力墙的屈曲荷载、抗侧刚度和耗能性能影响较大,对屈服荷载和极限承载力影响较小;并给出了竖向加劲肋和侧边加劲肋的门槛刚度系数值。     

四边连接开洞屈曲约束钢板墙简化分析模型

为简化四边连接开洞屈曲约束钢板墙结构的建模、分析和设计，提出采用等效多斜杆模型作为四边连接开洞屈曲约束钢板墙的等代模型。确定了合理的杆件数量、位置和斜杆截面面积分配比例。基于刚度和承载力等效原则给出了斜杆截面面积和等效材料强度的计算公式。利用有限元方法对四边连接开洞屈曲约束钢板墙和等效多斜杆模型进行了分析对比，验证了等效多斜杆模型的准确性。结果表明：提出的等效多斜杆模型不仅能够准确模拟四边连接开洞屈曲约束钢板墙的受力过程，还能较好地模拟开洞屈曲约束钢板墙对边缘构件的传力，结构的初始刚度、屈服承载力、荷载-位移曲线和边缘构件的内力大小与分布均符合较好，可以作为四边连接开洞屈曲约束钢板墙的等代模型进行结构分析与设计。