栓焊连接钢框架钢板剪力墙结构试验研究和有限元分析

在钢板剪力墙结构中,上下两层内嵌钢板拉力带的水平分力作用在中间梁上,减小了梁端弯矩,降低了节点的刚度要求,为采用半刚性节点提供了可能。据此,提出半刚接钢框架钢板剪力墙新型结构体系的概念,并设计了单跨两层栓焊连接（节点域无加劲肋）钢框架-钢板剪力墙试件,进行了低周反复荷载试验研究和有限元分析。试验主要从整体性能方面对试件...     

装配式梁柱铰接钢框架-屈曲约束钢板剪力墙体系抗震性能有限元分析

将梁柱铰接钢框架与屈曲约束钢板剪力墙相结合是一种新型的抗震结构体系。铰接框架体系承担竖向荷载,屈曲约束钢板剪力墙体系承担水平荷载,受力明确,构造简单,更适合装配化施工及建筑工业化要求。为研究该体系的动力特性和抗震性能,采用有限元软件进行弹性分析和动力时程分析,并与刚接框架-屈曲约束钢板剪力墙体系、刚接框架-普通钢板剪力墙体系进行比较。分析时屈曲约束钢板剪力墙采用混合"4-6"杆系模型进行模拟。分析结果表明,该体系在8度(0.2g)抗震设防烈度下具有良好的抗震性能,能够满足"三水准"的抗震设防要求,但在8度(0.3g)抗震设防烈度时,底层柱端出现塑性铰。当梁柱截面相同时,刚接框架的基底剪力较大且底层柱过早出现塑性铰。因此,铰接框架-屈曲约束钢板剪力墙体系表现出更优良的动力性能。     

纯剪荷载作用下帽型冷弯薄壁型钢屈曲约束钢板墙元的抗震性能试验研究

提出了一种帽型冷弯薄壁型钢屈曲约束钢板剪力墙结构抗侧力体系。为了研究该帽型冷弯薄壁型钢屈曲约束钢板剪力墙结构的抗震性能,剥离了钢板剪力墙结构抗侧力体系中梁柱框架刚接对体系抗侧力的贡献,从钢板剪力墙中提取出“墙元”,并保证其为纯剪受力状态,设计了5个帽型冷弯薄壁型钢屈曲约束钢板剪力墙墙元试件,对其进行往复剪切荷载下的拟静力试验。结果表明：帽型冷弯薄壁型钢屈曲约束钢板剪力墙结构承载能力稳定,位移延性系数达到7以上,极限位移角达0.03rad,塑性变形能力较强;帽型冷弯薄壁型钢可以阻断内嵌钢板斜向通长拉力带,使钢板约束覆盖区域处于平面剪切受力变形状态,从而提升结构承载力、刚度和耗能能力,充分发挥钢板的材料性能;外贴OSB装饰板材可以满足建筑功能的适用性,同时强化了整体结构的抗震性能。     

单层单跨自复位钢板剪力墙结构受力性能有限元分析

自复位钢板剪力墙(SC-SPSW)结构由后张预应力(PT)框架与钢板剪力墙组合而成,该类墙体由钢板剪力墙为结构提供抗侧刚度与耗能,由PT梁柱节点提供自复位力。基于ABAQUS有限元软件,采用壳单元模拟钢板剪力墙,分别建立了两层单跨和单层单跨SC-SPSW的数值模型。通过对比两层单跨SC-SPSW受力性能的数值模拟结果与试验结果,验证了该建模方法的有效性;通过改变钢板剪力墙的长度与厚度,对单层单跨SC-SPSW的滞回性能、自复位能力、钢板剪力墙受力性能以及结构基底剪力进行了参数分析,分析了钢板剪力墙拉力带内力的分布与发展规律。结果表明:随着钢板剪力墙长度与厚度的增大,其受压承载力增大,对结构的自复位性能产生的不利影响越明显;钢板剪力墙长度对单层单跨SC-SPSW的PT框架承担剪力的影响可忽略;结构基底剪力与钢板剪力墙长度和厚度均成正比;该建模方法能够精细模拟SC-SPSW中钢板剪力墙的应力分布行为,可用于含有复杂钢板剪力墙构造的SC-SPSW建模分析。     

半刚性框架-大高宽比钢板剪力墙抗震性能研究

在半刚性框架-大高宽比钢板剪力墙体系中,半刚性框架和内填钢板均具有很好的延性和耗能性能,两者协同工作进行抗侧以防止结构在地震作用下破坏。为深入研究半刚性框架-大高宽比钢板剪力墙的力学性能,采用ANSYS有限元分析软件对结构进行数值分析,并考察框架节点形式,内填钢板高宽比、高厚比,柱轴压比和肋板刚度比等一系列参数对结构滞回性能的影响。根据内填钢板中心点在循环荷载作用下的面外变形,研究半刚性框架-大高宽比钢板剪力墙的屈曲性能和受力机理。     

单调荷载下带拉条钢板-型钢约束混凝土组合剪力墙力学性能分析

文章在已有相关试验和理论研究基础上,提出一种新型带拉条的钢板-型钢约束混凝土组合剪力墙,采用ABAQUS有限元软件建立了带拉条钢板-型钢约束混凝土组合剪力墙的非线性有限元模型,研究了该形式剪力墙的受力性能,分析了剪跨比、轴压比、混凝土强度等参数对剪力墙力学性能的影响。     

半刚接钢框架-十字加劲钢板剪力墙结构滞回性能研究

对一榀单跨两层半刚接框架-十字加劲钢板剪力墙结构进行水平反复荷载作用下的抗震试验研究,系统分析结构破坏模式和耗能机理,研究节点刚度与加劲墙体的相互影响效果,得到了承载力,延性,刚度和耗能能力等指标。试验结果表明:该种结构具有良好的延性和耗能性能,安全储备高;节点刚度退化小,内填钢板的设置缓解了节点区自身的延性要求,半钢框架和墙板协同工作良好;加劲肋的设置改善了钢板的实际受力,提高墙体的承载力及刚度,减轻了滞回曲线的捏缩现象,减小钢板噪音及震颤。结构破坏模式为加劲肋屈曲,内填钢板以小区格局部屈曲为主,伴随相关屈曲;框架柱脚及梁柱半刚性连接部位形成塑性铰;试件面内呈弯曲破坏模式,研究为该种结构体系的工程应用和理论分析提供依据。     

非加劲钢板剪力墙的受力机理研究

为研究非加劲钢板剪力墙的受力机理,以钢板的高厚比λ和跨高比η为参数变量,设计8个钢板剪力墙试件,并根据高厚比λ的不同,将其钢板分为薄板、中厚板以及厚板.在ABAQUS中运用板的大挠度弹塑性理论对钢板剪力墙进行单向静力荷载作用下的数值模拟,系统分析钢板剪力墙的受力全过程,研究高厚比λ和跨高比η对钢板剪力墙受力性能、钢板破坏模式的影响.结果表明,随着侧向位移的增大,薄钢板剪力墙和中厚钢板剪力墙均经历了钢板弹性屈曲、拉力带形成、钢板屈服、梁端塑性铰出现的过程,其钢板破坏模式均为受拉屈服破坏,而厚钢板剪力墙的破坏过程为先出现梁端屈服,再出现钢板屈服,其钢板破坏模式为剪切屈服破坏,高厚比λ对钢板剪力墙的破坏模式影响较大;当保持钢板的高厚比λ一致时,跨高比η改变对钢板破坏模式影响较小.研究成果可为非加劲钢板剪力墙在实际工程中的应用提供理论基础.     

半刚性部分组合框架-钢板剪力墙抗震性能试验研究

在钢框架-钢板剪力墙结构体系中,以部分填充混凝土型钢柱替代纯钢柱,形成半刚性部分组合框架-钢板剪力墙体系,为研究其抗震性能,通过一榀缩尺比为1∶3的单跨3层半刚性部分组合框架-钢板剪力墙的拟静力试验研究,并与已有的半刚性钢框架-钢板剪力墙试验做对比,分析了二者承载力、滞回性能、柱变形和破坏模式等方面的差异,同时采用理论对比分析了钢柱和考虑横向系杆作用的部分填充混凝土型钢柱局部屈曲承载力差异,以及横向系杆和部分填充混凝土对钢柱及双重抗侧力体系的作用效应。研究结果表明,该双重抗侧力体系协同工作性能良好,滞回性能稳定,整体位移延性系数可达3.42。以部分填充混凝土型钢替代纯钢柱,抑制了框架柱的局部屈曲和平面外的整体失稳,为内嵌钢板提供了足够的锚固刚度,从而充分发挥了钢板剪力墙的承载能力、延性和耗能能力。相较于纯钢柱框架-剪力墙体系,部分组合框架-剪力墙结构整体位移提高58.6%,一层柱的整体内凹变形角降低40.9%,实现了钢板剪力墙平面内的合理破坏模式,形成了"强框架,弱墙板"、"强柱弱梁"的钢板剪力墙体系。     

抗弯钢框架-密肋网格复合钢板墙抗侧力体系抗震性能理论与试验研究

提出了密肋网格复合钢板剪力墙,并与抗弯钢框架相结合,充分发挥各自的性能。从理论和试验两个方面对其抗震性能进行了研究。其中理论分析主要研究了密肋网格复合钢板剪力墙的受力机制,提出了密肋网格板的构造措施,并通过有限元模型分析了其受力性能;试验研究主要针对一榀双跨两层抗弯钢框架-密肋网格复合钢板剪力墙试件进行拟静力试验,考察其在低周反复荷载作用下的侧向刚度及承载性能、滞回特性、耗能能力及破坏特性等,评价了该体系的抗震性能。研究表明：该体系在弹性阶段主要依靠墙板的剪切机制和钢框架共同承担水平荷载,非弹性阶段区格中钢板的对角斜向拉力带为结构提供侧向承载能力;密肋网格板避免了墙板发生整体剪切屈曲,限制了钢板的面外变形值,提高了其弹性刚度,缓解了墙板拉力带对边框架柱的附加弯矩,保护了主要受力构件,克服了滞回曲线的捏缩现象,显著增强了其耗能能力;钢框架与密肋网格复合钢板剪力墙具有良好的协同工作性能,体系变形能力强,大变形状态下具有稳定的承载性能,安全储备高,是优秀的抗侧力体系;破坏模式为区格中钢板屈曲屈服并撕裂,拉力场效应明显,钢框架梁端及钢框架柱底形成塑性铰。     

钢框架+防屈曲钢板剪力墙结构体系在装配式钢结构住宅中的应用

首钢二通厂南区棚改定向安置房项目1#住宅楼(24层)采用钢框架(钢管混凝土柱+H型钢梁)+防屈曲钢板剪力墙装配式钢结构体系,选择的结构抗侧力构件分别为防屈曲钢板剪力墙、中心支撑以及组合钢板剪力墙的结构体系,并对其进行了计算分析,对比了不同结构体系的关键技术指标.同时通过有限元模型研究了与防屈曲钢板剪力墙相连梁的刚度变化对钢板剪力墙受力性能的影响,针对防屈曲钢板剪力墙对钢梁的局部作用提出了加强措施.结果 表明:与其他结构体系相比,钢框架+防屈曲钢板剪力墙结构体系结构布置更加灵活,材料成本更低,并且防屈曲钢板剪力墙的布置对结构的抗扭转更有利;实际工程中防屈曲钢板剪力墙按照规范设计能够满足承载力和安全性的设计要求;设置局部加劲肋和加强框架梁腹板厚度能够延缓钢梁的应力增大,减小钢板剪力墙对钢梁局部的影响.     

压型钢板剪力墙结构的抗震性能

基于一个一跨两层的半刚接钢框架-压型钢板剪力墙结构,通过数值模拟的方法,分析了压型钢板厚度对整体结构抗震性能的影响。分析结果表明:板厚对整体结构的受力和变形影响较小,最大剪力及面外最大侧移比较接近,没有明显的规律;随着荷载增大,板的面外变形逐渐增大,形成多个斜向且平行的正余弦半波波形,板厚对波形的数目影响较大,随着板厚的增加,波形数目逐渐减少;结构的最大剪应力集中在板与框架连接处;压型钢板是结构的主要抗侧力构件,当压型钢板的面外变形较大时,框架结构的梁、柱截面仍处于弹性阶段。     

两边连接防屈曲钢板剪力墙结构简化计算模型研究

两边连接防屈曲钢板剪力墙是一种新的钢板剪力墙结构形式,结合两边连接防屈曲钢板剪力墙结构的受力特点,基于刚度等效原则,建立适合此类结构体系的简化计算模型——"等效交叉支撑模型",并给出其相关参数的计算方法。选取ABAQUS6.12中的Axial(轴向)连接器来模拟交叉支撑,验证"等效交叉支撑模型"的有效性。结果表明:"等效交叉支撑模型"能够较好地模拟两边连接防屈曲钢板剪力墙结构的抗震性能。     

带缝钢板剪力墙受力性能分析

选择9种单榀单跨带缝钢板剪力墙结构单元在水平正弦周期往复荷载作用下进行受力性能分析,总结开缝设计参数比h/b、h/H、hm/hd对带缝钢板剪力墙受力性能的影响,并选出参数比h/b、h/H、hm/hd下的最佳比值。结果表明：h/b=5时的带缝钢板剪力墙结构单元的侧移刚度、承载能力大,抗侧能力强,滞回性能好,耗能能力强;当h/b=5一定时,h/H=0.29的带缝钢板剪力墙结构单元的承载能力大,滞回性能好,耗能能力强;当其他开缝设计参数一定时,hm/hd=1.67时的带缝钢板剪力墙结构单元的延性大,滞回性能好,耗能能力强。     

保利国际广场二期结构设计

保利国际广场二期为带巨型转换桁架的框架-剪力墙超限结构,4个剪力墙筒沿结构周边布置,巨型转换桁架位于结构3层,并在结构2~4层剪力墙中设置钢板形成钢板剪力墙形式。介绍了结构体系、设计条件,并对结构受力特点及超限情况进行阐述。对风荷载及小震、中震、大震作用下的结构及构件进行分析,分析结果表明,采取合理的措施和对策,结构能够满足设定的抗震性能目标。最后对巨型钢转换桁架进行防火设计,确定砂浆厚度。     

两边连接钢板剪力墙-装配式钢管混凝土框架结构#br# 抗震性能研究

圆形或方形钢管混凝土柱与钢梁通过单边高强螺栓和端板组成框架,薄钢板剪力墙与钢梁采用两边连接方式,形成钢板剪力墙-装配式钢管混凝土框架结构。为获悉两边连接钢板剪力墙-装配式钢管混凝土框架的抗震性能和破坏机理,对2榀2层单跨钢板剪力墙-装配式钢管混凝土框架试件进行水平低周反复荷载试验,研究柱截面类型、墙梁连接方式和半刚性节点类型对该体系破坏形式和抗震性能的影响。在试验过程中观察结构的破坏特征和发展,分析滞回曲线、骨架曲线、刚度退化规律、延性、耗能能力以及主要构件的应变规律。研究结果表明,两边连接钢板剪力墙-装配式钢管混凝土框架结构具有良好的滞回性能和耗能能力,其弹性刚度比纯装配式钢管混凝土框架结构提高了163.8%~249.4%,水平极限承载力提高了41.0%~97.1%。采用OpenSees程序建立钢板剪力墙-装配式钢管混凝土框架的非线性分析模型,通过试验结果验证计算模型的准确性,为该结构体系的理论分析提供基础。文章研究结果将有助于钢板剪力墙-装配式钢管混凝土框架结构的应用和推广。     

框架-带缝钢板剪力墙抗震性能试验研究

对框架-带缝钢板剪力墙试件在恒定竖向荷载作用下进行低周往复水平加载试验,研究其抗震性能,并考察框架底梁不同边界条件对抗震性能的影响。试验结果表明：框架与带缝钢板剪力墙协同工作性能优越,有限竖向荷载及框架底梁对剪力墙的不同约束条件对剪力墙受力性能影响不大。有限元分析表明,较大竖向荷载对剪力墙受力性能可能有一定的不利影响,并给出了竖向荷载限值。通过有限元模型分析研究了框架和带缝钢板剪力墙的协同工作性能,提出了剪力墙先行屈服且充分发展耗能能力的设计原则应为结构层中剪力墙屈服承载力之和与其刚度之比小于框架系统的该比值。     

钢板剪力墙的试验研究

天津津塔是我国首座采用钢板剪力墙的超高层建筑,也是目前已知规模最大的钢板剪力墙结构,其主要抗侧力体系为钢板剪力墙和钢管混凝土柱所构成的核心筒。为研究这种结构体系及其构造做法的实际受力性能,并为设计计算提供试验依据,完成了2个2跨5层1∶5缩尺比例的钢板剪力墙模型的低周往复加载试验。试件变化的主要参数包括钢板剪力墙与周边框架的连接方式以及钢板剪力墙的加劲构造措施。试验表明,钢板剪力墙结构具有较高的承载能力,稳定的滞回性能。未设置加劲肋的钢板剪力墙试件,在加载初期即发生平面外屈曲,其滞回曲线呈现一定的S形捏拢趋势;设置有4道竖向加劲肋的钢板剪力墙试件,在加载过程中未发生平面外屈曲,其滞回曲线呈饱满的纺锤形。此外,采用摩擦型高强螺栓连接的钢板剪力墙试件在加载过程中有较大噪声,可能影响结构的正常使用。     

半刚性框架-无黏结十字加劲钢板剪力墙结构低周往复荷载试验研究

通过对一榀几何比例为1∶3的两层单跨半刚性框架-无黏结十字加劲钢板剪力墙结构在低周往复水平荷载作用下的试验研究，得到了循环荷载下结构的滞回曲线及各关键部位的受力变形情况。分析其承载能力、破坏形式、耗能能力、刚度退化、承载力退化、延性等指标。在此基础上，分析了无黏结十字加劲内嵌钢板与半刚性框架的相互作用。结果表明：该结构具有良好的延性和耗能能力，安全储备高；半刚性框架与内嵌钢板协同工作良好；无黏结加劲构件的设计避免了焊缝的应力集中，降低了钢板墙在加工过程中对工艺的要求；加劲构件的设置改善了钢板墙的受力模式，提高了钢板墙体系的承载力及刚度，减轻了滞回曲线的“捏缩”现象。研究结果可为半刚性框架-无黏结十字加劲钢板剪力墙结构进一步的工程应用和理论研究提供参考。     

某医院行政楼高位桁架转换结构体系设计

某医院行政楼项目建筑高度约60m,为大跨度大悬挑钢桁架转换高层建筑结构。主体结构采用钢-混凝土混合结构体系,底部两侧设置剪力墙底座并延至屋顶,4～5层为双层双向桁架转换结构,最大边跨桁架跨度58.8m,最大悬挑16.8m。剪力墙作为主要抗侧力体系可有效抵抗地震作用和风等水平荷载,双层双向桁架转换体系则作为上部结构的支撑转换结构。主要研究了该建筑的结构体系及特点、结构构件的性能目标、整体指标的控制、转换桁架的受力分析、弹性时程分析以及主要抗震构造措施。结果表明:双层双向转换桁架结构有效实现了大跨度大悬挑的结构转换及上部结构支撑,具有良好的受力性能。