基于位移延性的剪力墙抗震设计

本文介绍了不同轴压比的剪力墙在往复水平荷载作用下的试验结果,研究了轴压比对剪力培受力性能的影响;建立了剪力场考虑约束边缘构件的位移延性比的计算方法;通过理论计算,研究了轴压比、高宽比、约束边缘构件的长度及其含特征值对位移延性的影响;提出了基于位移延性的剪力场抗震设计建议以及确定约束边缘构件长度及其配箍的计算方法。     

钢板剪力墙弹塑性分析

分析了钢板墙从弹性屈曲到拉力带全部屈服的受力全过程。在弹性屈曲阶段,引入了弹性嵌固系数以考虑框架约束的影响。在弹塑性阶段,考虑了拉力带倾角、塑性变形系数和屈服后阶段弹性模量折减等影响,用斜拉杆模型合理地模拟了拉力带的受力过程,推导了斜拉杆初始屈服应力、极限应力、钢板墙剪力和位移计算公式。分别计算了钢板和纯框架的单独作用,然后再考虑其组合作用,得到了钢板墙的弹塑性荷载-位移曲线,通过算例验证了公式的有效性。     

半支撑钢剪力墙抗震性能

过去的十年里引进了半支撑钢剪力墙(SSSW)来代替传统钢板剪力墙。该体系中剪力墙不直接与建筑物框架的主柱相连,而是与一对不承受垂直重力荷载的次柱相连。对典型SSSW系统(框架剪力墙抗弯性能较强)进行试验,以研究墙和周围框架的相互作用。基于合理的楼层破坏机制给出设计楼板梁的简单方法,进行准静态循环试验以研究墙板和周围框架的倒塌性能。此外,研制与紧急炉心冷却装置(ECCS)描述相一致的标准循环试验装置。从研究得到的滞回曲线可以看出,随着板件系统刚度的退化,曲线出现捏缩。此外,将试验结果与有限元分析结果进行对比。预测研究表明:框架能够增加墙板的拉力区,因此墙板先于框架发生屈曲。     

钢筋混凝土剪力墙位移角统计分析

收集了68片国内钢筋混凝土悬臂剪力墙低周反复水平荷载的试验结果,对剪力墙各位移角进行了统计分析。根据统计结果,得出悬臂剪力墙开裂、屈服和极限位移角与轴压比、配箍特征值、边缘构件约束长度之间的线性回归关系。认为当量化以开裂为标志的位移性能目标时,应着重考虑配箍特征值和边缘构件约束的影响;当量化以屈服为标志的位移性能目标时,应着重考虑轴压比的影响。并在此基础上提出了可供参考的各性能水准下的层间位移角限值。     

钢骨混凝土剪力墙的抗弯性能

本文是清华大学土木系近年来几批无边框矩形截面钢骨混凝土剪力墙抗弯性能的试验研究总结.文中介绍了轴压比在0.11～0.15时,中、高钢骨混凝土剪力墙的破坏形态、开裂荷载、极限承载能力和塑性铰区高度等,提出了相对位移限制及构造措施等设计建议.     

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。     

钢筋焊接网在剪力墙中的应用

“翠城”住宅区位于北京东四环南路东侧。其中BC区共7幢楼,采用大开间现浇钢筋混凝土剪力墙承重结构,地上6层,地下2层。建筑总面积4 8万m2 ,层高2 8m ,建筑总高度1 6 8m。北京住总集团施工。本公司负责供应钢筋焊接网和布网设计。1　钢筋焊接网设计本工程BC区的7幢住宅楼,±     

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...     

配筋砌块砌体剪力墙位移延性的设计和计算

在建筑结构的抗震设计中,延性是一个很重要的概念,是军遇地震时防止建筑物倒塌的重要手段.是结构设计工作者在设计中必须认真贯彻执行的重要原则.延性是总称,分截面曲率延性、构件变形延性和结构体系变形延性等.配筋砌块砌体剪力墙的截面曲率延性用μΦ=Φu/Φy表示,文献[1]中有详细论述.本文讨论配筋砌块砌体剪力墙的变形延性,其值用μ△=△u/△y表示,式中△u为配筋砌块砌体剪力墙在承载力极限状态时的顶点位移(变形),△y为该墙在屈服状态时的顶点位移(变形),两者的比值表示剪力墙构件的变形(位移)延性性能.其含义是指剪力墙在外力作用下,在超越其弹性极限后,在没有明显强度或刚度退化的状况下所具有的变形能力.结构设计师的任务就是通过计算和设计来实现上述要求,防止建筑物倒塌.     

薄壁复合箱型梁的弯曲—扭转屈曲分析

对一轴心受压薄壁复合构件的屈曲进行研究。提出一个广义的分析模型，可用于分析轴心受压薄壁复合箱型梁的弯曲、扭转以及弯扭屈曲作用。此模型基于经典层压理论，考虑了任意层压堆积规律，结构的弯曲和扭转模式的耦合问题，如非对称以及对称和各种边界条件。采用一个基于位移的一维有限元模型来预测薄壁复合钢筋的临界荷载和随后的屈曲模式。从总势能的平稳值原则中推导出屈曲控制方程。轴心受压薄壁复合件的数值计算结果可用于估测纤维角、各向异性和边界条件对临界屈曲荷载和复合件模态的影响。     

依据规范设计的钢板剪力墙的抗震性能

目前美国钢结构协会(AISC)抗震设计规范纳入了钢板剪力墙(SPSWs)的设计要求。钢板剪力墙由薄钢板中夹着被称为水平边界单元(HBEs)的钢梁和被称为竖直边界单元(VBEs)的钢柱组成。无加劲薄钢板在较低剪力作用下屈曲并发展变形,通过屈服变形达到延性和耗能的目的。HBEs的作用是加劲和提高整体强度,并将屈服局限于薄钢板内。VBEs的作用是促进梁端塑性铰的形成。研究依据规范设计的钢板剪力墙的性能,设计了一系列钢板剪力墙试件,采用不同震级的地面震动反应谱的非线性时程分析对其进行性能研究。研究发现,依据现行规范设计的试件能满足各种地震烈度下最大层间位移的要求,并且在最高地震烈度下最大层间位移比小于5%。由于高阶振型对反应的影响,低层钢板剪力墙的延性要求比高层钢板剪力墙要高。由钢板承担的楼层剪力与由边界框架承担的楼层剪力之比为60%～80%,此比值与板的长宽比和地震烈度无关,而与板的厚度有关。9层或以上钢板剪力墙在低烈度地震下对VBEs的需求比规范计算方法要小很多。     

钢管RPC边框密肋复合剪力墙抗剪性能

为研究新型钢管活性粉末混凝土(RPC)边框密肋复合剪力墙的抗剪性能,基于统一强度理论和斜压杆计算模型,考虑材料的中间主应力、拉压异性效应以及边框架与等效弹性板之间剪应力等因素的影响,建立了此类组合墙体的抗剪承载力计算公式。利用ABAQUS有限元软件,对不同混凝土强度、轴压比、钢管屈服强度的钢管RPC边框密肋复合剪力墙进行水平单调加载,将抗剪承载力数值模拟结果与理论计算结果进行对比分析。结果表明:抗剪承载力计算值与有限元值吻合较好,验证了理论计算方法的准确性与有限元模型的可靠性; 随着密肋复合墙板肋格RPC强度等级的提高,剪力墙抗剪承载力显著提高; 随着轴压比的增加,抗剪承载力先增加后下降,且延性性能下降; 提高边框柱钢管屈服强度,剪力墙承载力略有增加,效果并不显著,但可以改善构件延性性能; 提出的抗剪承载力计算公式为该新型复合剪力墙的发展提供了理论基础。     

加劲薄钢板剪力墙在钢结构住宅中的应用

多高层钢结构住宅产业化是今后发展的重要方向,在低烈度地区,加劲薄钢板剪力墙即可满足设计要求,但是制作难度大,常采用增加钢板厚度的方法以降低技术门槛,增加直接成本。提出了一种新型制作工艺,使加劲肋与钢板剪力墙整体折弯成型,焊缝数量由3道减为2道,有效降低面外变形。通过焊缝拉伸试验验证焊接工艺的可行性,并确定焊接材料。设计4个足尺试件进行低周往复荷载试验,研究新型制作工艺、不同框架抗侧刚度、不同宽高比对抗剪性能的影响。在此基础上,对钢结构住宅项目应用过程中的钢板墙模块制作与转运、建筑构造等关键技术进行优化总结,供同类工程借鉴。     

组合钢板剪力墙屈曲强度研究

钢板外包钢筋混凝土组合剪力墙侧向刚度大、延性好,是一种有效的抗侧力构件。薄钢板墙两侧或单侧的钢筋混凝土板通过焊接栓钉和粘结作用与钢板共同工作。混凝土板旨在防止钢板受剪屈服前发生整体屈曲或局部屈曲,外包混凝土板厚度的确定是组合钢板剪力墙设计的关键。采用有限元法对组合墙板进行了弹性屈曲分析;采用薄板理论建立了组合剪力墙屈曲强度简化计算公式;讨论了板边界条件、混凝土板高厚比、钢板高厚比、混凝土弹性模量及板高宽比对有限元计算与简化公式计算结果间差异的影响;基于简化公式和有限元计算结果提出了组合钢板剪力墙弹性屈曲强度计算公式,可用于确定外包混凝土板厚度需求。     

考虑非线性侧移的钢板剪力墙设计

近几年来,加劲钢板剪力墙结构作为一种很有潜力的抗侧力结构不断涌现,但关于此类结构的抗震规范却仍基于弹性设计方法。为满足设计过程高效性和可靠性的要求,提出了一种基于性能的抗震设计方法。对钢板剪力墙的抗震设计方法基于非线性目标侧移和预选屈服机制。该方法很简捷,能得出更先进的设计指标。以不同钢板长宽比和不同允许侧移条件下某4层结构为例,通过强震下的非线性时程分析,对该方法进行检验。结果表明:实际的非线性侧移与目标侧移非常接近。将峰值处的位移图与所选屈服机制进行了对比。基于上述试验,今后还需对该方法进行进一步修正。     

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。     

框架中薄钢板剪力墙的性能

在建筑结构中,钢板剪力墙是抵抗侧向力的有效和有力的方式。一些结构设计师认为提高刚度可以加强和增加剪力墙的抗弯能力。然而,当墙是未加强,并容许弯曲时,由于过弯曲能力,能量吸收增加显著。另一方面,被分类为薄板结构的薄钢板剪力墙的优化设计包括预测弯曲强度。这种预测是假定的边界条件的函数。对于弹性构件约束,很多设计规则保守地建议简单支撑的边界条件。为此全面研究了周围构件（例如,梁和柱）对薄钢板剪力墙的影响。与目前的观点不同,研究结果显示,周围构件的弯曲刚度对剪力墙的弹性剪切屈曲或过曲行为没有显著的影响。扭曲刚度只对弹性屈曲荷载有影响,抗拉刚度对过曲荷载有轻微影响。     

钢板剪力墙-框架相互作用性能

在侧向荷载作用下,考虑填充板和框架杆件之间的相互作用,研究了钢板剪力墙双体系的非线性性能。对多组钢板剪力墙试件进行数值分析,研究填充板对框架性能的影响,评估其抵抗侧向力的有效度。结果表明:按规范设计的钢板剪力墙具有理想的屈服顺序,填充板首先进入塑性。这说明:填充板在加载初期非常有效,转角可达到1%,承担了大部分层间剪力。然而,一旦填充板中屈服区域继续发展,它们将逐渐失效;当屈服区域延伸至墙体,附加荷载将基本上由框架杆件承担。     

双肢钢板剪力墙性能及原理

双肢钢板剪力墙(SPSW-WC)系统由与楼面梁连接的一对钢板剪力墙组成。体现两肢相互作用程度的耦合度和SPSW-WC的塑性强度是了解该系统性能和改进其设计方案的重要参数。采用塑性状态分析和数字模拟方法对单肢和多肢SPSW-WC结构的耦合度和塑性强度进行探讨。研究主要集中于结构的均匀屈服机制,对柔性连接机制也进行了简单的讨论,给出了极限强度和耦合度的解析解。采用不同参数(结构高度或层数、连接长度、耦合梁刚度)设计了32种SPSW-WC结构。采用非线性静态数值分析模型对这些结构进行研究。极限强度和耦合度的数值模拟结果与分析预测结果相一致。研究表明:耦合度对结构重量有着重大影响,特别是高度较大的结构;最大限度提高材料效率的耦合度范围为0.4～0.6。     

胶合板覆面轻钢龙骨式组合墙体抗剪性能分析

为推广胶合板在低层轻钢龙骨房屋体系中的应用,本文利用有限元软件分析了胶合板覆面轻钢龙骨式组合墙体的抗剪性能。在建立有限元模型时,龙骨和面板分别选用三维梁单元和平面应力单元模拟,并考虑到材料非线性和几何非线性的影响,采用耦合双弹簧模型模拟自攻螺钉连接。基于胶合板-轻钢龙骨自攻螺钉连接性能,分析组合墙体在水平荷载作用下的抗剪承载力。通过对比分析,讨论胶合板厚度、自攻螺钉直径以及墙面板周边自攻螺钉间距对组合墙体抗剪性能的影响。分析结果表明:随着胶合板厚度增加、自攻螺钉直径加大、墙面板周边自攻螺钉间距加密,组合墙体的抗剪承载力明显增加。