加劲钢板剪力墙抗剪性能分析

利用ANSYS有限元软件对交叉加劲钢板剪力墙的抗剪性能进行了研究,重点分析了肋板刚度比和加劲肋宽厚比对剪力墙荷载—位移曲线的影响。研究表明,设置交叉加劲肋能够显著提高钢板剪力墙的承载能力;肋板刚度比对于厚板和薄板抗剪性能的影响不同,对薄板的影响大于厚板;然而无论是厚板还是薄板,加劲肋宽厚比对于墙板荷载—位移曲线的影响都很小。     

交叉加劲钢板剪力墙弹性屈曲研究

用有限元方法对交叉加劲钢板剪力墙的弹性屈曲性能进行了研究,重点研究了加劲肋与墙板的刚度比、墙板高厚比、边长比以及加劲肋宽厚比等对弹性屈曲系数k的影响,同时与十字加劲板的抗剪屈曲性能进行了对比。研究结果表明,设置交叉加劲肋能显著提高钢板剪力墙的弹性屈曲荷载;屈曲系数k随着墙板边长比、高厚比以及加劲肋宽厚比的增大而趋于减小;本文给出的交叉加劲板弹性屈曲系数k的计算公式与有限元法的结果较吻合。     

十字加劲肋钢板剪力墙低周反复荷载的试验

过去的几十年中,在世界范围内钢板剪力墙已经作为一种新型的抗侧力体系在高层建筑中得到了应用,已有大量试验针对在水平荷载作用下无加劲肋平面薄钢板剪力墙进行研究。对高厚比约为400,比例为1∶3的两个单层单跨十字加劲肋钢板剪力墙在低周反复荷载作用下的抗震性能进行研究,重点研究了钢板墙抗剪承载力、变形能力、破坏特征、构件延性和耗能能力等受力特性。试验结果表明:试件具有较大的初始刚度,并且具有很好的延性以及耗能性能。可为钢板墙结构利用屈曲后强度及抗震设计提供依据。     

两边连接交叉加劲钢板剪力墙弹性屈曲分析

采用ANSYS有限元软件对两边连接交叉加劲钢板剪力墙进行了弹性屈曲分析,重点研究了加劲肋与墙板的刚度比、墙板高厚比、边长比以及加劲肋宽厚比对弹性屈曲系数的影响,并将分析结果与十字加劲板进行了比较.研究表明,交叉加劲肋能够显著提高钢板剪力墙的弹性屈曲荷载,其远大于十字加劲肋;随着墙板边长比和高厚比的增大,屈曲系数趋于减小;而较小的加劲肋宽厚比能使墙板获得较大的屈曲系数;最后给出了两边连接交叉加劲板弹性屈曲系数的计算公式.     

纯剪作用下加劲钢板剪力墙的弹性屈曲

本文研究了设置1道横向板条加劲肋以及1~4道竖向槽钢加劲肋的钢板剪力墙在纯剪作用下的弹性屈曲,研究中着重考虑了横肋和竖肋之间的相互作用。以加劲钢板墙在纯剪作用下的临界剪应力等于小区格的屈曲应力为条件,得到一系列反映横肋和竖肋相互关系的曲线。分析表明钢板墙所需的横肋的门槛刚度随着竖肋加劲系数的增加而减小,且在竖肋加劲系数不变的条件下,随着竖肋扭转约束的增强而减小。根据计算结果提出了能够考虑横肋和竖肋相互作用的加劲肋门槛刚度的计算公式,与数值结果比较,表明公式具有良好的精度。     

开洞钢板剪力墙洞口加劲肋性能研究

采用ABAQUS软件对中部开洞、一侧开洞及两侧开洞的钢板剪力墙进行了数值分析。对不同开洞形式的钢板剪力墙进行了弹性屈曲分析和非线性滞回分析,研究了洞口加劲肋刚度、强度对开洞钢板剪力墙性能的影响。研究结果表明:增大加劲肋刚度,可提高开洞钢板剪力墙的弹性屈曲应力,当肋板刚度比超过所提出的下限时,加劲肋对开洞钢板剪力墙屈曲应力的提高幅度降低;宽高比较大时,加劲肋对开洞钢板剪力墙屈曲应力的提高更加显著,在相同的肋板刚度比条件下,宽厚比不同的开洞钢板剪力墙屈曲应力的提高幅度基本相同。建议中部开洞、一侧开洞及两侧开洞钢板剪力墙的肋板刚度比下限分别取30,15和25。滞回分析结果表明:肋板刚度比对开洞钢板剪力墙弹性刚度、承载力和耗能能力影响较小。加劲肋强度过低时,无法充分发挥钢板剪力墙屈曲后的拉力场作用。按所提出的强度验算公式设计的加劲肋,可为开洞钢板剪力墙拉力场提供可靠锚固,确保拉力场充分发展。     

竖向加劲钢板剪力墙门槛刚度研究

为研究设置竖向加劲肋的钢板剪力墙的弹性屈曲性能,采用有限元法对竖向加劲钢板剪力墙弹性屈曲性能进行研究,分析加劲肋的刚度、加劲数量和钢板高宽比等因素的影响。研究表明:设置竖向加劲能有效提高钢板墙剪切临界应力,钢板高宽比、加劲肋数目和加劲肋抗弯刚度均对钢板剪力墙屈曲系数有较大影响。提出加劲肋门槛刚度的判定标准和计算公式,该判定标准考虑了加劲肋扭转刚度的影响。与有限元结果的比较表明,具有较好的精度,且明显优于文献结果。     

十字加劲钢板剪力墙的变参分析

利用有限元软件ANSYS对十字加劲钢板墙进行变参分析,研究板的高厚比、高宽比、柱刚度、柱轴压比及肋板刚度比对其水平极限承载力和抗侧刚度等性能的影响,对比分析参数变化时钢板墙的面外变形和最终破坏状态的应力分布.参数分析表明:板的高厚比和高宽比变化明显改变了钢板墙的受力性能和破坏机制,对其抗侧性能影响显著;柱刚度主要影响内...     

开洞加劲钢板剪力墙的力学性能研究

针对深圳梅山苑7号楼钢板剪力墙上开洞问题,对开洞闭口加劲钢板剪力墙进行了有限元研究,给出了不同开洞位置和不同开洞率钢板剪力墙荷载-侧移曲线,分析了开洞位置和开洞率对初始刚度、屈曲荷载和极限荷载的影响.研究表明,中间开洞对钢板剪力墙刚度和极限承载力影响较大,可以采用线性公式计算开洞对钢板剪力墙初始刚度、屈曲荷载和极限荷载的折减.     

双向加劲钢板剪力墙在纯剪作用下的弹性稳定性研究

在前人研究基础上,通过施加多道具有抗扭刚度的竖向槽钢加劲肋,然后再加1道没有抗扭刚度的横向板条加劲肋,对双面双向加劲的钢板剪力墙进行大量有限元弹性屈曲分析,最后提出钢板剪力墙弹性屈曲临界剪切应力和加劲肋门槛刚度的计算公式。数值计算结果表明:公式具有良好的精度,并且偏安全;影响加劲肋门槛刚度的关键因素是钢板剪力墙小区格宽高比、竖肋数目以及横竖肋板厚比。     

斜向槽钢加劲钢板剪力墙弹性剪切屈曲研究

通过对剪切作用下的闭口斜加劲钢板剪力墙进行有限元弹性屈曲分析,研究了肋板刚度比和抗扭抗弯刚度比对斜向槽钢加劲钢板剪力墙剪切屈曲性能及其加劲门槛刚度的影响。通过有限元分析,得到了斜向加劲钢板剪力墙临界剪切屈曲应力随内填板跨高比和加劲肋抗扭抗弯刚度比变化的关系曲线。考虑加劲肋对内填板加劲边转动约束,提出了第二门槛刚度,并给出了具有良好精度的斜向槽钢加劲钢板剪力墙的门槛刚度及第二门槛刚度计算公式。研究结果表明,受压型加劲肋对加劲板的临界剪切屈曲应力提高明显,随肋板刚度比的增大,加劲板的剪切屈曲应力增大,而受拉型加劲肋对板的屈曲荷载提高有限;当肋板刚度比达到第二门槛刚度时,加劲肋可以完全约束加劲边的面外位移和转动。当提高加劲肋的抗扭抗弯刚度比时,能够有效降低加劲肋的门槛刚度,因此,建议加劲肋的抗扭抗弯刚度比不低于0. 307。     

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。     

钢板剪力墙低周反复荷载试验研究

本文进行了6个13比例钢板剪力墙的低周反复荷载试验,重点研究了钢板墙极限承载力和滞回性能,为钢板墙结构利用屈曲后强度及抗震设计提供试验依据;本试验揭示了边柱局部屈曲、加劲肋布置形式、加劲板刚度和板高厚比对钢板墙滞回性能的影响。试验结果表明,边柱不出现局部屈曲是钢板墙发挥极限承载力的重要保证;厚板和较强的加劲肋对提高钢板墙滞回曲线的饱满度和滞回环面积是有利的;三种钢板墙以交叉加劲板的承载力和滞回性能最佳,十字加劲板次之,钢板墙结构耗能能力依赖于钢板与边柱的弹塑性变形和钢板面外鼓曲变形。试验曲线与应用弹塑性大挠度有限元法计算的滞回曲线吻合良好;利用屈曲后强度的钢板墙受剪承载力,其试验值与本课题建议公式及有限元值计算结果基本一致。     

钢板剪力墙结构竖向防屈曲简化设计方法

采用能量原理推导了设置竖向加劲肋钢板墙的弹性屈曲应力的简化计算公式,并根据理论公式进行了参数分析,研究了钢板高宽比、加劲肋数量、加劲肋与钢板刚度比以及加劲肋与钢板面积比等参数对钢板墙竖向屈曲荷载的影响。简化公式计算结果与有限元计算结果吻合良好。研究表明,在钢板墙高宽比确定的情况下,加劲肋与钢板的刚度比是影响加劲板竖向屈曲荷载的主要因素,加劲肋与钢板的面积比对加劲板屈曲荷载的影响较小,加劲肋端部与周边框架不连接的钢板墙优于加劲肋端部与周边框架连接的钢板墙。     

非均匀竖向压应力作用下钢板剪力墙的剪切屈曲

采用有限元软件ABAQUS 6.10对非均匀压应力、剪应力共同作用时非加劲和竖向加劲钢板剪力墙进行屈曲分析,研究了非均匀竖向压应力对非加劲钢板剪力墙临界屈曲剪应力的影响,得到了竖向加劲钢板剪力墙临界屈曲剪应力随加劲肋加劲系数的变化曲线及阈值刚度。结果表明,非加劲钢板剪力墙临界屈曲剪应力随着钢板剪力墙宽高比、高厚比和非均匀压应力剪应力比的增大而减小,随着竖向压应力非均匀系数的增大而增加|加劲肋阈值刚度随着竖向压应力非均匀系数、小区格宽高比、加劲肋数目和加劲肋抗扭抗弯刚度比的增大而减小。     

方钢管混凝土框架-十字加劲薄钢板剪力墙结构水平承载力研究

为研究方钢管混凝土框架-十字加劲薄钢板剪力墙结构的抗震性能和水平承载力,进行了一榀缩尺比为1∶3的2层单跨方钢管混凝土框架-十字加劲薄钢板剪力墙结构的拟静力试验,得到了其破坏形态、荷载-位移滞回曲线、骨架曲线、特征荷载和位移等。利用有限元软件ABAQUS对其进行了非线性数值模拟,分析了方钢管混凝土框架-十字加劲薄钢板剪力墙的抗震性能、受力机理和破坏机制。基于试验和数值模拟结果,结合理论研究,提出了方钢管混凝土框架-十字加劲薄钢板剪力墙的水平承载力的计算式,并将其计算结果与试验、数值模拟结果进行对比。结果表明：方钢管混凝土框架-十字加劲薄钢板剪力墙具有较高的水平承载力、初始刚度及良好的延性和耗能能力,水平承载力计算式的计算结果与试验、数值模拟结果吻合较好。     

Influence of crack on the steel plate shear walls strengthened by diagonal stiffeners

In spite of existing comprehensive studies on the behavior of steel plate shear wall (SPSW), some aspects of the SPSW have remained unknown, yet. One of the important aspects that is unknown is the crack effect on the SPSW behavior in linear and nonlinear zones. Some experimental studies have been reported that SPSWs were fractured due to crack propagation. Therefore, the crack effect on the behavior of SPSW should be accounted in considering of SPSW behavior. Although the effect of crack on the thin SPSW has been investigated to a limited extent numerically, stiffened SPSPW, especially diagonally stiffened SPSW, has not been studied. In doing so, in this paper, the effect of crack effect on the behavior of diagonally stiffened SPSWs is studied parametrically and numerically. Numerical results showed that stiffened walls exhibit better behavior in the presence of crack compared with SPSW in both elastic and inelastic zones. Because crack propagates in nonlinear zone, it has not effective on elastic behavior of diagonally stiffened SPSW. The effect of crack was also presented as mathematical equations to estimate load–displacement curve that are in agreement with the finite element results especially for wall thinker stiffeners.     

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。