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。     

T形截面波形钢板-混凝土组合墙研究进展

介绍了T形截面波形钢板-混凝土组合墙承载性能的研究进展,包括截面强度承载力、整体稳定承载力以及相关的试验研究和有限元分析。由于其优越的承载性能,波形钢板-混凝土组合墙在高层建筑中有广阔的应用前景。T形截面波形钢板-混凝土组合墙由翼缘墙肢、腹板墙肢和矩形钢管混凝土边缘构件组成。其承载力设计包括波形钢板受压局部屈曲、双向压弯荷载作用下的截面强度以及轴心压力和腹板平面内压弯荷载作用下的整体稳定。其在试验中的破坏模式包括矩形钢管和波形钢板的局部屈曲、组合墙的弯曲失稳以及往复荷载作用下的受弯破坏,可采用精细和简化有限元模型分析其承载性能和抗震性能。所述部分设计算式为T/CECS 624—2019《波形钢板组合结构技术规程》所采纳,相关试验研究和有限元分析为标准编制提供了依据。     

预制装配式双开孔钢板部分约束砼组合剪力墙板抗震机理研究

基于已有外包钢板剪力墙研究成果,考虑钢板开孔形状、开孔尺寸、混凝土强度、钢板厚度等设计参数,连接件采用栓钉连接,利用有限元软件ABAQUS建立新型双开孔钢板部分约束砼组合剪力墙板的力学模型,并对其进行了单调荷载受力机理的数值模拟,对比分析了各设计参数的影响规律。研究结果显示:开孔双钢板混凝土组合剪力墙充分发挥了钢板拉力场和混凝土压力场协同作用,其受力机理与外包钢板混凝土组合剪力墙相同,且开孔措施可显著改善混凝土耗能损伤进程;单调荷载作用下,混凝土强度、钢板厚度和钢板开孔大小等参数对初始抗侧刚度、屈服承载力和极限承载力影响明显;结合利用现有交叉斜杆模型理论,提出了未考虑轴压力作用时开圆孔双钢板剪力墙斜截面受剪承载力计算方法,且计算结果与模型模拟吻合较好。相关研究成果为后续研究和工程应用提供了理论参考。     

多腔波形钢板组合墙的轴压整体稳定性能研究

为了降低钢板混凝土组合墙的用钢量、提高其承载效率,同时避免大量使用剪力连接件,提出了多腔波形钢板组合墙,该组合墙由钢管混凝土柱和内填混凝土的双波形钢板交替连接组成。为了得到墙体稳定承载性能的影响因素,对6片高厚比为20.0和16.7的多腔波形钢板组合墙进行轴压试验,其中波形钢板包括梯形波折板和正弦波浪板两类。试验结果表明：试件承载力均由整体稳定控制,加载过程中所有墙体都出现了整体失稳破坏并伴随钢板局部屈曲,而波形钢板与钢管间的焊缝保持完好;增加墙体厚度(即降低高厚比)可以有效提高试件稳定承载力。采用ABAQUS软件建立精细化有限元分析模型,并将试验结果与有限元模拟结果进行对比,发现有限元能较好模拟多腔波形钢板组合墙的轴压整体稳定性能。采用经验证的有限元模型分析了高厚比、截面尺寸、混凝土强度以及波形钢板形式对组合墙轴压稳定性能的影响,发现钢管混凝土柱的板厚和宽度对承载力的影响随组合墙高厚比的增大逐渐增大,波形腔宽度和混凝土强度的影响随高厚比的增大逐渐减小,波形钢板厚度和波形钢板形式对承载力影响较小。提出了多腔波形钢板组合墙稳定系数的计算公式,有限元结果与公式计算结果的比值大部分在1.00...     

钢管-双层钢板-混凝土组合剪力墙抗震性能试验研究

提出一种适用于超高层建筑底部楼层的钢管-双层钢板-混凝土组合剪力墙,通过5个剪跨比为2.5的一字形截面组合剪力墙试件的拟静力试验,研究组合剪力墙的抗震性能。试验结果表明：试件的破坏形态为压弯破坏,墙底部边缘构件矩形钢管管壁和钢板鼓曲、钢管断裂、混凝土压溃;矩形钢管混凝土约束边缘构件沿墙肢长度显著影响试件的变形能力和耗能能力;钢板含钢率基本不影响试件的变形能力;矩形钢管混凝土边缘构件内设置圆钢管可提高试件承载力,但对其变形能力影响不大。矩形钢管混凝土约束边缘构件沿墙肢长度为0.2倍墙截面高度、设计轴压比为0.45时,组合墙试件的屈服位移角不小于0.005 rad、极限位移角可达0.030 rad。提出组合墙正截面承载力的计算式,计算结果与试验值吻合较好,误差小于10%。     

组合钢板剪力墙的抗震性能研究进展

组合钢板剪力墙是由钢板和混凝土板组成的新型抗侧力构件。本文介绍了组合墙的各种形式。总体上将组合墙分为单层钢板组合墙和双层钢板组合墙。前者可分为现浇混凝土组合墙和预制板组合墙,后者有Bi-Steel(双钢板)组合墙和双层压型钢板组合墙两种形式。本文对每种形式组合墙的抗震性能作了仔细讨论,重点回顾了预制板组合墙的改进措施,包括混凝土板边设缝、预制板设大孔径螺栓孔、采用低屈服点钢材、钢板开圆孔以及去除钢板与竖向边缘构件的连接,形成两边连接组合墙。还讨论了两边连接组合墙的改进方法,包括设置面外支撑、钢板开竖缝、大宽厚比开缝钢板和大高宽比Ⅰ型钢板。最后总结了组合墙的发展趋势。     

钢板-混凝土组合剪力墙受剪性能试验研究

通过11片高宽比为1.5、轴压比为0.5的钢板-混凝土组合剪力墙抗震性能试验研究,对比了不同连接形式钢板-混凝土组合墙受剪破坏形态、极限承载力及延性性能。试验表明,钢板-混凝土组合墙中型钢、钢板与混凝土可很好地协同工作,而且四周焊接的钢板-混凝土组合墙可大幅度提高受剪承载力,而延性与普通配筋墙相当或略高;采用连接板与周边型钢连接的钢板-混凝土组合墙,其承载力提高幅度取决于连接板的强度,延性性能较好。基于承载力叠加原理提出的钢板-混凝土组合剪力墙受剪承载力设计计算公式与试验结果吻合较好,并具有适当的安全度,同时还提出了钢板-混凝土组合剪力墙受剪截面控制条件的建议公式。     

带肋箱板式钢结构住宅底部加强区墙体抗震性能试验研究

提出一种带加劲肋和混凝土约束面板的组合钢板墙,主要应用于箱板钢结构装配式住宅底部加强区。设计制作了2个1/3比例的钢板墙试件,1个为带竖向加劲的钢板墙,1个为带竖向加劲和混凝土约束面板的组合钢板墙,并进行了低周反复加载试验。研究了试件的破坏过程、破坏模式、承载力、变形性能等,重点分析了混凝土约束面板对试件抗震性能的影响。试验结果表明:带竖向加劲钢板墙试件的破坏始于钢板和加劲肋的屈曲,组合钢板墙试件的破坏始于钢板的屈曲和混凝土板产生裂纹;最终破坏时,带竖向加劲肋的钢板墙上形成稀疏的大尺寸交叉拉力带,而组合钢板墙则是在加劲肋与螺栓围成的小区格内形成"棱台"状交叉拉力带;相比于只带竖向加劲肋的钢板墙,组合钢板墙承载力更高,延性更好,滞回曲线相对饱满,耗能能力更强,抗侧刚度和承载力退化更缓慢。     

大宽厚比开缝组合钢板墙低周反复荷载试验研究

针对已有研究中开缝组合钢板墙开缝数量较多,使得墙板的抗侧刚度和承载力大大削弱的现象,对大宽厚比开缝组合钢板墙进行了试验研究。改进措施为采用预制混凝土板增加钢板的角部面外约束以防止墙板的整体屈曲。通过5个试件的反复荷载试验,研究大宽厚比开缝组合钢板墙的破坏模式、屈服承载力、极限承载力、延性、滞回性能以及耗能性能。试验结果表明,预制混凝土板角部设置约束装置可以有效避免试件的整体失稳,并改善大宽厚比开缝钢板墙的滞回性能。对大宽厚比开缝组合钢板墙试件进行的单调荷载和反复荷载作用下的有限元分析结果表明,单调荷载作用下的有限元分析结果明显低估试件的极限承载力,循环荷载作用下的骨架曲线与试验结果吻合较好,大宽厚比开缝组合钢板墙有明显的应变循环强化效应。相应地对大宽厚比开缝组合钢板墙极限承载力公式进行了改进。     

钢筋混凝土框架-屈曲约束钢板墙结构抗侧力性能研究

将屈曲约束钢板墙用于钢筋混凝土框架结构,提出了屈曲约束钢板墙与混凝土结构的节点连接构造。通过2个单跨两层模型结构的加载试验,研究了混凝土框架-屈曲约束钢板墙结构的抗侧力性能,包括其受力过程、破坏形态、破坏机制、抗侧刚度、屈服承载力和延性等。研究结果表明:混凝土框架-屈曲约束钢板墙结构具有良好的抗侧力性能,屈曲约束钢板墙有效提高了钢筋混凝土框架结构的抗侧刚度、屈服承载力、延性和冗余度。利用理论方法计算了结构的抗侧刚度和屈服承载力,其结果与试验值基本接近。利用有限元方法对结构的受力过程进行了模拟,与试验结果的对比表明所建立的有限元模型及分析方法基本能够模拟试验模型的受力情况,可用于该类结构的进一步参数分析。     

设置方钢管连接件的泡沫混凝土轻钢龙骨复合墙体受力性能试验研究

为达到节约钢材和满足节能建筑保温要求的双重目的,提出一种设置方钢管连接件的泡沫混凝土轻钢龙骨复合墙体。墙体采用蒙皮板作为永久模板,轻钢龙骨为骨架,现浇不同密度(300、400kg/m³)的泡沫混凝土后成型。分别对采用钢网片蒙皮板的轻钢龙骨蒙皮板复合墙体以及带有方钢管连接件的泡沫混凝土轻钢龙骨复合墙体进行单调加载试验,对带有方钢管连接件的泡沫混凝土轻钢龙骨复合墙体进行低周反复加载试验。研究结果表明:相较于高强度水泥压力板,钢网片作为蒙皮板能够有效提高墙体的受剪承载力和延性;泡沫混凝土能够改善轻钢龙骨蒙皮板复合墙体的延性,并且可以将墙体的受剪承载力提高50%左右;泡沫混凝土密度在300~400kg/m³范围内增大,墙体的受剪承载力与延性均显著提高,承载力退化变慢,耗能能力增强,抗震性能提高。提出了保温和承重双控理念,可根据墙厚和受剪承载力要求选取不同的泡沫混凝土密度。     

改进型组合钢板剪力墙有限元分析与研究

为改进型组合钢板剪力墙设计了合理的有限元模型,对纯钢板和3种不同混凝土板厚度以及3种跨高比的组合墙进行了有限元对比模拟分析.结果表明：两侧混凝土板对组合墙的承载力影响不大但可提高其后期刚度,并可有效限制钢板的出平面屈曲;同时,随着跨高比的增大,结构整体承载力有所提高.在此基础上,比较了几组模型的抗剪承载力性能,以及预制墙板对其屈曲荷载的影响,并给予建议的简化模型.可以看出,改进型组合钢板剪力墙有较好的延性以及耗能性能,能充分利用材料的性能.     

格栅管式双钢板混凝土组合剪力墙抗震性能试验

制作了3榀格栅管式双钢板混凝土组合剪力墙试验试件,并开展组合剪力墙的低周反复水平荷载试验,绘制出了试件的滞回曲线及骨架曲线。结果表明:格栅管式双钢板混凝土组合剪力墙具有承载能力高、延性好和耗能能力强等优点;新型组合剪力墙可充分发挥格栅式钢墙板和管内混凝土的材料性能,管内混凝土处于三向受压状态,提高了混凝土的抗压强度和延性,外侧钢墙板承担全部拉应力,管内混凝土承担全部压应力,协同工作优势互补;在1/25 rad位移角状态下循环加载80次,新型组合剪力墙塑性铰区域的管内混凝土没有明显的损坏,试验全过程没有任何异响,说明新型组合剪力墙在罕遇地震时也具有良好的工作性能和抗震延性;格栅管式双钢板混凝土组合剪力墙可实现高轴压比、高延性和薄墙厚的抗震剪力墙设计要求。     

新型组合钢板剪力墙单元的抗剪承载力

提出一种适用于钢框架结构体系的新型组合钢板剪力墙形式。对4种宽厚比的纯钢板和1种组合钢板剪力墙单元的静力加载试验的结果表明:宽厚比决定了钢板初始抗侧性能和屈曲模态;小宽厚比钢板对边界约束条件较为敏感;预制墙板对提高剪力墙单元抗剪承载力和提高屈曲荷载有一定帮助,但是对钢板抗侧性能的贡献不大。通过数值模拟增加影响参数,对新型组合钢板剪力墙单元进行了理论分析。最后给出了三边固接一边弹性约束的钢板及组合钢板剪力墙单元的抗剪承载力计算公式,并依据成品预制墙板的规格尺寸给出了组合钢板剪力墙适用的预制墙板最小厚度选择方法。     

两边连接钢板-混凝土组合剪力墙抗震性能试验研究及有限元分析

对两边连接钢板-混凝土组合剪力墙和两边连接钢板剪力墙进行了拟静力试验,研究了组合剪力墙在反复荷载作用下的力学性能,分析了混凝土板对组合剪力墙承载力和耗能能力的影响。采用有限元软件ANSYS分析了两边连接钢板-混凝土组合剪力墙的力学性能。研究结果表明：钢板剪力墙和组合剪力墙均表现出良好的延性;组合剪力墙中混凝土板的存在明显提高了其承载力和耗能能力,有效限制了钢板的平面外屈曲变形;在文中分析的参数范围内,当混凝土板厚度超过一定限值时能有效限制钢板的平面外变形,两边连接钢板 混凝土组合剪力墙的承载力主要与跨高比有关,随着跨高比的增加,组合剪力墙的承载力逐渐提高。     

轻质组装墙板内置钢板支撑滞回性能试验研究

为改善墙板内置钢板支撑的延性,避免钢筋混凝土墙板局部冲切破坏,便于检修内置支撑和减小墙板自重,提出了轻质组装墙板。通过对6个组装墙板内置钢板支撑的试验研究,考察了支撑和墙板的厚度、支撑与墙板间的间隙等构造对支撑滞回性能的影响。试验表明,轻质组装墙板内置Q235钢板支撑具有良好的延性和耗能能力。总体上,墙板内置支撑破坏前骨架曲线呈双折线,支撑屈服后因钢材应变硬化以及支撑和墙板间摩擦等因素,支撑的承载力随侧移的增加而增大。达最大侧移角约1/25时,受拉承载力调整系数范围为1.36～1.61。侧移角在1/25以内时,受压承载力调整系数均小于13,支撑的轴向累积非弹性变形能力远大于200,均满足美国ANSI/AISC 341 16的要求。试件最终因内置支撑受拉断裂而破坏,破坏前滞回曲线饱满稳定。组装墙板保持完好,可重复利用。支撑与墙板间留置适宜间隙后,受压支撑在墙板孔壁内仅发生微幅多波弯曲变形,避免了墙板局部破坏。当仅考虑支撑附件的主钢管和开孔钢板简化计算墙板绕钢板支撑弱轴的欧拉临界力,墙板的欧拉临界力与内置支撑的最大轴向受压承载力之比(约束比)达1.15~2.42,墙板内置支撑不发生受压整体失稳。     

Panel shear strength of steel coupling beam-wall connections in a hybrid wall system

One of the most common types of hybrid systems is represented by a hybrid coupled shear wall consisting of steel coupling beams and reinforced concrete shear walls, known as a hybrid wall system. This paper addressed the shear strength of connection between structural steel coupling beams and reinforced concrete shear walls. No specific guidelines are available for predicting the panel shear strength of steel coupling beam-wall connections in a hybrid coupled shear wall system. The panel shear strength of steel coupling beam-wall connections in a hybrid coupled shear wall system is examined through results of an experimental research programme where three 2/3-scale specimens were tested under cyclic loading. Panel shear strength reflects enhancement achieved through mobilization of the reinforced concrete panel using face bearing plates and/or horizontal ties in the panel region of steel coupling beam-wall connections. The results and discussion presented in this paper are compared with ASCE design guidelines for RCS composite joints, which form a similar structural system. Finally, this paper provides the background for design guidelines that include a design model to calculate the panel shear strength of steel coupling beam-wall connections.     

不同结构的振动台试验模型等效设计方法

为解决在钢筋混凝土结构、钢结构的振动台试验模型中,相似理论与实际模型设计之间的差异问题,以实现对原型结构合理模拟进行的研究,针对不同材料结构按构件等效设计的原则,分别得到钢筋混凝土结构、钢结构模型的设计计算公式,并给出计算实例,以指导振动台试验模型设计。