低屈服点钢板剪力墙抗侧刚度及抗剪承载力研究

在水平荷载作用下,低屈服点钢板剪力墙的边缘框架与内填钢板协同工作,共同参与抵抗水平力。边缘框架类似于纯抗弯框架,内填钢板会对边缘框架产生附加作用。考虑内填钢板对边缘框架的附加作用,对边缘框架和内填低屈服点钢板剪力墙钢板的抗侧性能分别进行理论分析,得到低屈服点钢板剪力墙的抗剪承载力及各阶段的抗侧刚度。利用ANSYS分析不同宽厚比低屈服点钢板剪力墙在单调水平荷载作用下的抗侧性能,并与理论分析结果对比,证明理论推导公式具有较好的准确性。     

钢板剪力墙弹性抗侧刚度分析

钢板剪力墙内嵌钢板的主要作用是抵抗水平荷载,其抗侧刚度的确定对分析整个结构体系在水平荷载作用下的结构反应有很重要的作用。对钢板剪力墙的弹性抗侧刚度进行了研究,首先在分析内嵌钢板与边缘框架之间相互作用的基础上,推导了钢板剪力墙的抗侧刚度理论表达式。其次,采用ABAQUS软件建立了多个算例的有限元模型;最后,将理论结果与有限元分析结果进行了对比研究,结果表明所推导的抗侧刚度的理论公式是精确可靠的。     

带缝钢板剪力墙弹性抗侧刚度及简化模型研究

推导了带缝钢板剪力墙弹性抗侧刚度的理论计算公式,利用有限元软件分析了竖缝、纵向边缘加劲、边界约束、钢框架梁大小等因素对弹性抗侧刚度的影响。通过对比计算结果与试验数据,得到了弹性抗侧刚度的修正计算公式;在此基础上,提出了简单实用的带缝钢板剪力墙的弹性简化计算模型,并通过有限元分析对其正确性进行了验证。结果表明:柱状部抗弯刚度是决定弹性抗侧刚度的关键因素;弹性抗侧刚度修正计算公式以及弹性简化计算模型具有较高的精度。     

圆弧切口钢板剪力墙的抗侧承载力研究

《钢板剪力墙技术规程》规定:应采用相应的构造和施工措施来实现钢板剪力墙不承受竖向荷载的计算假定,当钢板剪力墙承受竖向荷载时,其内嵌钢板抗侧承载力会有所折减,鉴于此,提出一种在内嵌钢板的顶部和底部开设圆弧切口的钢板剪力墙。利用有限元软件ABAQUS对钢板剪力墙进行静力荷载作用下的数值模拟,研究开设圆弧切口的构造措施对减弱竖向荷载对内嵌钢板抗侧承载力不利影响的效果,通过分析该构造措施引起的内嵌钢板抗侧承载力折减率,确定弧长和弧高的最优取值范围。结果表明:在内嵌钢板上开设圆弧切口的构造措施能有效减弱竖向荷载对内嵌钢板抗侧承载力的不利影响;圆弧切口越大,竖向荷载对内嵌钢板的抗侧承载力的影响越小。建议弧长取内嵌钢板跨度的1/3～1/4,弧高取100～150mm。研究成果可为钢板剪力墙在实际工程中的应用提供理论基础。     

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。     

高层剪力墙结构中剪力墙抗侧刚度的优化设计研究

通过分析剪力墙结构刚度和地震作用之间的关系,提出了在某一设防烈度下地震区剪力墙结构的刚度优化模型,利用结构优化设计之一--一维搜索法对剪力墙结构进行优化设计,以地震作用最小为目标,以抗侧刚度为变量,以结构水平位移、层间位移角、强度、轴压比、构件几何尺寸等位约束条件,用MATLAB语言编制了在水平荷载作用下的计算程序,通过实例证明该方法是有效的。     

柱刚度对钢板剪力墙侧移集中的影响

钢板剪力墙(SPSWs)是一种由边界框架构件包围薄填充钢板组成的抗侧力系统。薄填充钢板屈服引起整体的滞回耗散和抗侧向力。然而,地震时,受很多因素的影响(如填充钢板超强)不同建筑层的薄填充钢板可能不会同时屈服,且实际的侧向力分布与设计时所假定的不同,可能导致建筑整体层间的侧移集中。研究柱刚度对减缓整体侧移集中现象的影响。根据一个两层的钢板剪力墙模型,推导出一个可表示整体性能、量化柱刚度对减缓整体侧移集中现象的影响的数学模型。使用有限元模型来进行非线性静态推覆分析,从而验证改进的模型。最后,根据改进的模型进行参数分析,随后讨论北美标准中规定的钢板剪力墙柱刚度的最小值。研究结果显示,柱刚度应该作为一种设计参数,从而确保一个合理统一的侧移分布,因此,填充钢板会沿钢板剪力墙建筑的高度方向屈服。     

木结构剪力墙弹性抗侧刚度计算

根据木结构剪力墙在水平力作用下的变形特点,将其水平位移分为三部分:钉节点变形引起的位移、覆面板剪切变形引起的位移和剪力墙整体弯曲变形引起的位移,通过对这三种位移的分别计算推导出了木结构剪力墙弹性刚度计算公式。然后,采用SAP2000建立了剪力墙的有限元模型,将有限元模型与本文推导公式的计算结果进行了对比,验证了计算公式的正确性。     

木质剪力墙侧移和抗侧刚度的研究

本文主要对轻型木结构剪力墙的抗侧刚度和侧移估计做了一些研究.木剪力墙的侧移和抗剪切刚度是非常重要的指标,在水平荷载作用下墙体的侧向变形能力是结构的重要性能之一.采用了冷弯型钢组合墙体的计算模型等代拉杆法来估计剪力墙的侧移和抗侧刚度.可以看到,等代拉杆法在弹性阶段有着较高的精度,但在弹性后阶段误差较大.本文在弹性后阶段提出了埋置作用和摩擦作用的假设,并对等代拉杆法进行了修正.     

单层双肢剪力墙结构弹性抗侧刚度分析

根据钢筋混凝土剪力墙结构在弹性阶段的受力特性,对单层双肢剪力墙结构在肢厚比、翼缘宽厚比及梁高变化时的抗侧刚度进行了研究,分析在不同的计算模型下结构抗侧刚度随各参数的变化规律,并与考虑填充墙时结构的抗侧刚度进行对比.分析表明,在墙肢间总长、厚度及层高不变时,肢厚比一定,抗侧刚度随着翼缘宽厚比增加呈对数变化;无论翼缘宽厚比是否变化,抗侧刚度随着肢厚比及梁高的增大呈抛物线变化,且在肢厚比小于4时,各模型的抗侧刚度基本相近.     

开缝形式对钢板剪力墙受力性能的影响

本文首先验证了ADINA有限元软件进行带缝钢板剪力墙数值模拟的可行性,然后将普通开缝钢板剪力墙与无缝钢板剪力墙进行对比,分析了两者在受力性能上的优缺点。建立了3种不同开缝形式的钢板剪力墙,对其施加水平往复荷载,对比分析它们的初始抗侧刚度、屈服荷载、延性系数、极限承载力等,提取了往复荷载作用下的滞回曲线和骨架曲线,分析了各开缝形式的应力、应变云图,研究了不同开缝形式对其受力性能的影响,从而找出了较佳的开缝方式。     

钢框架短肢组合钢板剪力墙力学模型

以钢框架短肢组合钢板剪力墙结构该结构形式为研究对象,基于薄板理论及经典结构力学原理,建立了整体力学模型.理论模型中考虑了梁、柱抗侧刚度,梁柱节点、组合钢板剪力墙抗剪刚度及钢板与边缘框架间的等效摩擦阻尼.根据结构变形特点及计算假定建立了结构抗侧刚度、弹性极限抗剪承载力、结构体系极限抗剪承载力及结构体系能量耗散4个理论计算...     

用层间抗侧移刚度评价钢框架结构层水平承载力

针对钢框架结构，本文研究了层间抗侧移刚度和层水平承载力之间的关系，经过统计分析．得到了钢框架结构考虑竖向荷载对柱子极限弯矩的影响、PΔ效应以及钢材屈服强度的影响，利用层间抗侧移刚度估计层水平承载力的统计公式。统计公式的得出为框架结构的实际安全性检测提供了一种简便的工程方法。     

不同面板钉木剪力墙抗侧承载力试验

为了研究中国钉应用在木剪力墙建造中的可行性,进行了面板钉连接节点试验和剪力墙有限元分析;对采用中国钉的面板钉连接节点进行加载方向垂直于木纹和加载方向平行于木纹的试验,将得到的试验结果以节点荷载-位移曲线的形式输入到有限元分析软件中,计算木剪力墙的抗侧承载力,并与进口钉剪力墙模型的计算结果进行对比。研究结果表明:采用中国钉和进口钉的木剪力墙有着相近的抗侧承载力和刚度;有限元计算所得的木剪力墙抗侧承载力相对于《木结构设计规范》(GB 50005—2003)中的公式有足够的可靠度,因此,在木剪力墙的建造中,中国钉和进口钉可以相互替代使用。     

开缝钢板墙抗震性能的试验研究

为了研究开缝形式对开缝钢板墙抗震性能的影响,完成了6组共12片1∶4比例的开缝钢板墙试件的往复加载试验。试验结果表明:开单层竖缝钢板墙的屈曲形态是竖缝间板带的单独扭转屈曲形态(第一类屈曲形态),屈服与破坏集中在竖缝的端部,造成竖缝间板带逐渐断裂,导致试件的刚度与承载力逐渐下降,滞回曲线出现剪切滑移现象;开双层竖缝钢板墙的屈曲是板内对角方向形成斜拉带的整板屈曲形态(第二类屈曲形态),到剪切位移角超过4%,试件的承载力没有出现下降,且滞回曲线相对饱满;竖缝间板带的长宽比越大,试件的抗侧刚度与屈服承载力越低;与开单层竖缝试件相比,开双层竖缝墙板的抗侧刚度与屈服承载力均明显提高。建议的试件初始刚度和承载力理论计算结果与试验得到的结果基本一致。     

多楼层钢板剪力墙之耐震设计研究

现有钢板剪力墙耐震设计规范对于多楼层钢板剪力墙边界梁柱的容量设计并无清楚交代,本研究的目的在于研发方便且有效的多楼层钢板剪力墙的耐震分析与容量设计方法。探讨不同原理的钢板剪力墙底层边界柱容量设计法,研究如何避免底层柱顶塑性铰的产生,并以ABAQUS有限元模型证实所提设计方法可以有效地避免柱顶塑性铰的发生,而避免侧向变形集中在底层时的软弱层现象。本研究采用美国洛杉矶市反应谱分别设计了6层以及20层的钢板剪力墙建筑结构,并用结构非线性分析软件PISA3D建立双向板条模型进行非线性时程分析,依SAC计划中20组475年回归期的地震分析统计结果讨论钢板剪力墙结构在强烈地震下的反应。由构架动力分析反应和所估计的最大静态需求比较,可观察到钢板对边界柱的最大累积拉力的静态估计值会随着楼层位置越低时有越高估的趋向。此外,边界梁端的最大剪力在上下层钢板厚度相同处,静态估计值有严重低估的情形发生,因此会造成边界梁端的最大累积剪力静态估计值随着楼层位置越低时有越低估不保守的趋向。最后依时程分析结果给出不同楼层数的钢板剪力墙边界柱轴力需求的估算方式建议,依此建议可设计出安全且经济的边界柱。