自复位钢板剪力墙结构性能分析

自复位钢板剪力墙是将后张拉节点和薄钢板剪力墙相结合而构成的一种新型抗侧力体系。后张拉梁柱节点和柱脚节点提供复位能力,减小结构震后残余变形,内填钢板则是主要的抗侧力元件和耗能元件。地震后通过更换钢板可使结构恢复正常使用功能。建立了自复位钢板剪力墙有限元模型进行水平加载分析,研究了内填钢板和边缘框架的相互作用,以及内填钢板的厚度和跨高比对自复位钢板剪力墙强度、刚度、滞回性能及耗能能力的影响。分析结果表明,自复位钢板剪力墙的塑性变形发生在内填钢板上,边缘构件保持弹性以提供复位能力。随着钢板厚度和跨高比增大,自复位钢板剪力墙的强度、刚度、耗能能力增大,但残余变形也随之增大。自复位钢板剪力墙的复位刚度与钢板厚度无关,但随着跨高比的增大而减小。     

消除框架扩展的自复位钢板剪力墙—钢框架结构抗震性能研究

普通后张拉节点(posttensioned connenction,以下简称PT节点)自复位钢板剪力墙-钢框架结构由于框柱绕梁上下翼缘转动,形成开口,导致框架"扩展",因而转动会受到框架柱以及楼板的约束,影响此节点的性能。文章采用NewZBREAKSS节点,使得框架柱只绕梁上翼缘转动,从而解决上述诸多不利影响。为深入研究NewZ-BREAKSS节点自复位钢板剪力墙钢结构的抗震性能,利用有限元软件ANSYS,分别对不同厚度的内填钢板的1组试件进行模拟,对其受力分析、滞回性能、耗能能力、复位能力等进行了理论分析。分析表明:该节点形式的自复位钢板剪力墙-钢框架结构可以基本上消除了框架"扩展"现象,改善了节点区受力状态,同时便于梁与楼板的连接;节点局部及梁跨中锚固处强度不足会导致局部变形进而造成钢绞线预应力损失,影响复位性能;随着内填钢板厚度的增加,整体结构的承载力和耗能能力大幅提高,但是复位性能会降低。     

通长预拉杆自复位PEC柱组合框架中间层抗震性能试验研究

考虑部分包裹混凝土（partial encased concrete,PEC）柱截面形式和辅助耗能元件类型两个设计参数,设计制作了3榀PEC柱-钢梁通长预拉杆自复位连接组合框架中间层子结构1∶2缩尺试件并进行水平往复荷载试验。通过试验现象和实测数据整理,从滞回特性、抗侧刚度、复位能力与耗能性能等方面进行分析。结果显示：合理设计T形件上长圆孔尺寸可实现“中震作用下利用辅助耗能元件提供耗能,而大震作用下连接转换为承压型传力模式而进一步发挥主体构件力学性能”的性能化部分自复位连接设计理念;PEC柱截面形式决定PEC柱本身抗侧刚度,从而影响自复位连接力学发展进程,而耗能元件类型仅改变耗能方式与发展进程;自复位连接的消压弯矩和开始耗能弯矩比值（Ma/Mb）是影响试件卸载后复位能力的关键因素;节点部位加强板设置增强了节点区混凝土约束,且连接构造促使节点区混凝土斜压带传力模式的形成,节点区刚度增大,抗剪能力提高;所有试件加载侧移达到2%（框架结构设计地震对应层间侧移限值）时,层间卸载后残余侧移不大于0.17%,甚至加载侧移达到3.5%（框架结构大震对应层间侧移限值）时,层间卸载后残余侧移不超过0.2...     

两边连接钢板剪力墙抗剪静力性能研究

采用ANSYS有限元程序对两边连接钢板剪力墙进行数值模拟分析。通过对单跨多层两边连接钢板剪力墙在单向荷载作用下的受力特点进行分析,提出、建立并验证等效简化计算模型;研究两边连接钢板剪力墙的受力机理和破坏模式,分析钢板高厚比λ和跨高比β对两边连接钢板剪力墙抗剪静力性能的影响,探讨框架梁的受力特点。研究结果表明:高厚比λ和跨高比β是影响两边连接钢板剪力墙抗剪静力性能的主要因素;两边连接钢板剪力墙与四边连接钢板剪力墙剪力传递方式是不同的;两边连接钢板剪力墙的钢板不对框架柱产生作用力和附加弯矩,更符合"强柱弱梁"的抗震设计理念;当采用高厚比较小的剪力墙时,两边连接钢板剪力墙对框架梁抗剪要求增大,须采取适当的构造措施,以保证框架梁不先于剪力墙破坏。     

新型PEC柱-钢梁摩擦耗能部分自复位节点抗震性能数值模拟

为研究采用预拉对穿螺栓的新型PEC柱-钢梁摩擦耗能型部分自复位连接中节点的抗震性能,考虑PEC轴压力、钢板组合截面布置(强/弱轴)、预拉杆预应力、加强型盖板厚度和预拉对穿螺栓设置方式等5个设计参数,利用有限元软件ABAQUS建立8个中节点模型试件并对其进行循环荷载下受力性能的数值模拟。根据模拟结果分析了连接的弯矩-转角关系、自复位功效、耗能能力、受力变形模式和节点传力机理。研究结果显示:PEC柱轴压力产生的二阶效应加快了自复位节点受力发展进程,但不影响自复位功效;组合柱布置方式通过改变梁柱刚度匹配影响连接部位力的分配模式,但不影响部分自复位节点受力机理;预拉杆预应力明显改变节点摩擦滑移耗能和自复位能力;预拉对穿螺栓的设置较好实现了节点区混凝土斜压带传力机理;采用实际工程作法的所有试件残余转角均不超过自复位节点最小转角限值0.005rad,且在达到设计预定的中震侧移角限值0.02rad后,结构主要受力构件梁开始进一步发挥力学性能,实现了自复位功效、耗能能力与结构安全冗余度有机统一的性能设计目标。     

木框架-夹板剪力墙组合结构抗侧力性能试验研究

为研究木框架-夹板剪力墙组合结构的抗侧力性能,对5榀木框架-夹板剪力墙试件、2榀纯框架试件和2片夹板剪力墙试件开展了低周反复加载试验,对比分析试件在往复荷载作用下的破坏机理、抗侧刚度、极限承载力、延性、刚度退化规律和耗能能力。研究结果表明,木框架-夹板剪力墙组合结构的抗侧力性能主要取决于内填夹板剪力墙的性能,其最终的破坏模式表现为共用墙骨柱因钉连接的失效而脱落。外侧梁柱框架对内填夹板剪力墙的约束作用能显著减小端部墙骨柱的上拔,可取消抗倾覆连接件的设置。木框架-夹板剪力墙组合结构的抗侧刚度和极限承载力约为木框架-常规轻木剪力墙组合结构的两倍,且在大变形情况下仍能持有70%峰值荷载的承载能力,有利于避免罕遇地震下的倾覆倒塌。     

基于等效拉杆模型的薄钢板剪力墙结构滞回性能分析

为了系统研究多层薄钢板剪力墙(SPSW)结构的抗震性能,利用经试验验证的双向等效拉杆模型分析了在低周往复荷载作用下内填钢板高厚比、内填钢板强度、钢梁刚度、钢柱刚度、柱中轴力等参数对SPSW结构滞回性能、水平承载力、抗侧刚度、耗能能力的影响.结果表明:等效拉杆模型可以较好地模拟薄钢板剪力墙结构的滞回性能,内填钢板高厚比、内填钢板强度、钢柱刚度对SPSW结构的抗震性能影响较大,钢梁刚度及柱中轴力对SPSW结构的抗震性能影响较小,但柱中轴力较大时,会导致结构过早失效.     

新型PEC柱-钢梁中节点摩擦耗能型部分自复位连接抗震性能试验研究

为研究摩擦耗能T形连接件部分自复位连接的抗震性能,考虑PEC柱布置方式,按1∶1.6缩尺比例设计制作2个新型PEC柱-钢梁中节点试件模型,并进行水平低周往复荷载试验。基于试验测试数据整理,对试件的滞回性能、承载能力、耗能能力、自复位功效和节点传力机理等进行分析。结果表明：摩擦耗能T形连接件部分自复位连接通过预拉杆和摩擦耗能T形连接件有效实现了“自复位功效与耗能能力有机统一”的性态设计目标;PEC柱布置方式决定其受力性能,且改变了节点梁柱刚度匹配,从而影响到连接形式受力性能的发展进程和试件损伤分布规律;对穿螺栓和预拉杆实现了节点域混凝土斜压带传力模式,相应降低了节点域腹板的抗剪性能要求;所有试件层间侧移角达到中震层间侧移角限值0.02rad之前,节点与连接基本无残余转角,而当层间侧移角超过大震层间侧移角限值0.035rad时,试件承载能力仍呈增大趋势、且对应节点与连接残余转角不超过0.01rad,即该连接形式具有良好的自复位功效和抗倒塌性能。     

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。     

栓焊混合连接钢板剪力墙试验研究

本文描述了内填钢板与边框采用高强螺栓和焊接混合连接钢板剪力墙试件的试验过程。一个试件的内填钢板仅在上下侧与边框焊接连接,另一个四周采用栓焊混合连接,二者内填板中部均采用高强螺栓拼接。给出了试件的刚度、强度、延性和耗能指标。试验结果表明四周连接试件具有良好的耗能能力,内填钢板能有效发挥其抗侧能力,而上下侧连接试件的性能稍强于纯框架。与同尺度的全焊接试件相比,栓焊混合连接试件的初始刚度较低,极限承载力相近,变形能力和耗能能力增强。这是螺栓连接处存在相对滑移和局部变形的结果。工程应用时宜根据结构性能需求采用不同的连接方式。