钢板混凝土组合墙超高层结构的抗震分析

结合江苏某56层钢管混凝土柱框架–核心筒结构的实际工程,设计了钢筋混凝土核心筒、内置型钢混凝土组合式核心筒和新式格栅式钢板混凝土组合核心筒等3种不同形式核心筒结构体系,进行了非线性动力时程分析,结果表明,钢管混凝土框架及新式格栅式双钢板混凝土组合墙结构体系两者刚度和延性具有良好匹配性,协同工作性能良好,在大震作用下格栅式双钢板混凝土组合墙结构体系能保持较大的承载能力、刚度退化缓慢。     

格栅式双钢板混凝土组合剪力墙的静力弹塑性分析

针对核心筒结构在高层建筑或烈度区使用有限的现况,提出格栅式双钢板混凝土组合剪力墙的新理念,并结合实际工程,对某18层高层结构实例进行Pushover静力弹塑性分析。结果表明,在罕遇地震作用下,采用了格栅式双钢板混凝土组合剪力墙的结构具有刚度大、层间位移小、分配基底剪力大等优势,结构体系具有较好的抗震性能,可为类似工程提供借鉴。     

钢框架-组合钢板墙核心筒结构的抗震性能分析

组合钢板墙是一种适用于高层建筑的新型抗侧力构件。对钢框架-组合钢板墙核心筒结构在多遇地震和罕遇地震下的抗震性能进行分析,研究结构在罕遇地震作用下的破坏顺序和破坏模式,并与基本自振周期相近的钢框架-混凝土核心筒结构的抗震性能进行对比,以考查组合钢板墙对钢框架-核心筒结构抗震性能的影响。分析结果表明,在多遇地震作用下,钢框架-组合钢板墙筒体结构和钢框架-钢筋混凝土筒体结构的抗震性能相差不大;在罕遇地震作用下,钢筋混凝土核心筒很快发生塑性损伤,随即刚度严重退化,而组合钢板剪力墙中的钢板先屈服,可以减缓核心筒的刚度退化,提高核心筒的延性,从而改善钢框架-核心筒结构的抗震性能。     

钢框架双钢板内填混凝土剪力墙有限元分析

钢框架双钢板内填混凝土组合剪力墙是一种新型的双重抗侧力结构体系。应用ABAQUS有限元软件,对试件进行有限元模拟,分析试件的滞回曲线、骨架曲线、刚度退化曲线来研究钢框架-双钢板内填混凝土组合剪力墙的受力性能;简单概述了钢框架双钢板内填混凝土组合剪力墙的影响因素。结果表明:试件的耗能能力较强,承载力高,抗震性能较好。     

CFST框架格栅管式双钢板组合剪力墙弹塑性分析

制作一榀CFST框架和格栅管式双钢板组合剪力墙的试验构件,进行了低周反复水平荷载试验,试验表明:CFST框架和格栅管式双钢板组合剪力墙两者延性匹配,协同工作,强强联合,优势互补,CFST框架和格栅管式双钢板组合剪力墙结构具有承载力高和耗能能力强等优点。结合天津某300m超高层建筑,建立了CFST框架-格栅管式双钢板组合剪力墙结构体系的Perform-3D弹塑性模型,进行了罕遇地震作用下的动力弹塑性分析,分析表明:由于格栅管式双钢板组合剪力墙的极限水平位移角高达1/40,其结构延性非常好,因此,CFST框架作为抗震第二道防线参与工作,强度退化和刚度退化缓慢,耗能能力增强,本大楼采用CFST框架和格栅管式双钢板组合剪力墙结构体系可以实现大震不倒的目标。     

钢管混凝土框架-钢板剪力墙核心筒结构性能分析

钢管混凝土框架-钢板剪力墙核心筒结构是一种具有多道抗震防线的新型超高层结构体系。按美国规范对非加劲薄钢板剪力墙进行设计,采用ETABS建立该结构的计算模型,对其周期、位移、刚度比、构件内力等参数进行分析并研究加强层对其结构性能的影响。分析结果表明:大部分竖向荷载由外框架柱和钢板剪力墙的竖向边缘构件承担,内嵌钢板主要承担水平剪力,设置加强层能有效提高结构的抗侧刚度,但会导致刚度比和内力突变。     

巨框格栅式双钢板剪力墙体系抗震性能

为满足km级超高层在高地震设防烈度下的抗震性能要求,提出一种以格栅式双钢板–混凝土组合剪力墙为主要抗侧力构件的km级巨框格栅式双钢板剪力墙体系,围绕该体系的弹塑性抗震性能展开了研究,建立km级巨框格栅式双钢板剪力墙体系弹塑性动力时程分析模型,使用SAUSAGE计算该模型在罕遇地震作用下的地震响应,分析结构变形分布、结构...     

改进钢板-混凝土组合剪力墙结构受力性能分析

钢板-混凝土组合剪力墙由钢框架、内嵌钢板及一侧通过螺栓与之连接的混凝土板组成,其中传统组合剪力墙中混凝土板四边与钢框架直接接触,而改进组合剪力墙中二者之间有一定间距,以避免其在结构侧移较小时发生接触。采用ABAQUS有限元软件分别建立了组合剪力墙的精细有限元模型,研究了其受力性能以及板框相互作用全过程,分析了钢板高厚比对组合剪力墙整体承载力、抗侧刚度以及板框剪力分配等的影响。研究表明:组合剪力墙中混凝土板有效抑制钢板弹性屈曲,钢板主要以剪切屈服承载,对框架柱的附加弯矩较钢板剪力墙明显降低;相比钢板剪力墙,传统组合剪力墙承载力提高25%,抗侧刚度提高10%,混凝土板承载近30%;改进组合剪力墙承载力提高10%,抗侧刚度提高5%,混凝土板基本不承担剪力;随着钢板高厚比的减小,组合剪力墙的承载力与抗侧刚度提高,但两类组合剪力墙之间的差别变小;钢板承载比例不断增大,当钢板过厚时需要防止底层框架过早屈服。     

Analyses on mechanical performance of innovative composite shear wall systems

钢板-混凝土组合剪力墙由钢框架、内嵌钢板及一侧通过螺栓与之连接的混凝土板组成,其中传统组合剪力墙中混凝土板四边与钢框架直接接触,而改进组合剪力墙中二者之间有一定间距,以避免其在结构侧移较小时发生接触。采用ABAQUS有限元软件分别建立了组合剪力墙的精细有限元模型,研究了其受力性能以及板框相互作用全过程,分析了钢板高厚比对组合剪力墙整体承载力、抗侧刚度以及板框剪力分配等的影响。研究表明：组合剪力墙中混凝土板有效抑制钢板弹性屈曲,钢板主要以剪切屈服承载,对框架柱的附加弯矩较钢板剪力墙明显降低;相比钢板剪力墙,传统组合剪力墙承载力提高25%,抗侧刚度提高10%,混凝土板承载近30%;改进组合剪力墙承载力提高10%,抗侧刚度提高5%,混凝土板基本不承担剪力;随着钢板高厚比的减小,组合剪力墙的承载力与抗侧刚度提高,但两类组合剪力墙之间的差别变小;钢板承载比例不断增大,当钢板过厚时需要防止底层框架过早屈服。     

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。     

钢筋桁架双层钢板内填混凝土组合剪力墙高层结构抗震性能研究

在钢筋桁架双层钢板内填混凝土组合剪力墙抗震性能试验的基础上,利用有限元软件Perform-3D建立了能够合理反映钢筋桁架双层钢板内填混凝土组合剪力墙抗震性能的数值分析模型,通过对比试验数据验证了模型的合理性。然后以一框架-核心筒高层结构为研究对象,使用Perform-3D建立了带钢筋桁架新型组合剪力墙高层结构与普通组合剪力墙高层结构有限元模型,通过对比两模型在强震作用下的整体指标和材料损伤参数,评估钢筋桁架双层钢板内填混凝土组合剪力墙高层结构体系的抗震性能。研究结果表明,虽然钢筋桁架新型组合剪力墙结构的顶点位移和基底剪力相比普通组合剪力墙结构分别增大了16.59%和21.25%,但是剪力墙厚度可以降低,平均最大层间位移角减小了5.45%,且沿楼层分布更加均匀;在材料损伤控制方面,钢筋桁架新型组合剪力墙结构发生损伤剪力墙数量减少了88%,损伤程度降低到轻微损伤,说明钢筋桁架双层钢板内填混凝土组合剪力墙强震抗震性能更优,提高了强震作用下框架-核心筒高层结构安全。     

多腔式双钢板组合剪力墙抗震性能对比试验

为了研究多腔式双钢板混凝土组合剪力墙的抗震性能,本文制作了6片抗震试验构件,进行水平低周反复加载的分组对比试验,观察破坏形态,获取滞回曲线和骨架曲线。进行了钢筋混凝土剪力墙与多腔式双钢板组合剪力墙对比试验分析,开展了钢管混凝土框架-多腔式双钢板组合剪力墙结构体系的抗震试验。研究表明：多腔式双钢板组合剪力墙具有承载力高、结构刚度大、延性好和耗能能力强的优点,滞回曲线饱满,其极限水平位移角约为1/36左右;多腔式双钢板组合剪力墙与钢管混凝土框架两者具有良好的延性匹配性,协同工作,优势互补,钢管混凝土框架作为抗震二道防线可以有效地参与工作。     

广州东塔内嵌双层钢板高强混凝土组合剪力墙的设计与施工

广州东塔采用带伸臂桁架的巨型框架-核心筒体系,为满足建筑功能和抗震性能的要求,核心筒外墙采用了强度等级高达C80的内嵌双层钢板混凝土组合剪力墙。钢板混凝土组合剪力墙极限承载力高,延性好,耗能能力强,抗震性能优异,在超高层建筑结构中应用前景广阔。着重介绍内嵌双层钢板混凝土组合剪力墙的设计考虑和施工要点,包括承载力计算、构造措施、典型连接节点、钢板分段与吊装、裂缝控制等。计算结果表明,各项指标能满足建筑功能需求和结构抗侧刚度、承载力的要求。     

高层框筒结构框架部分剪力比研究

研究了框架-核心筒结构中框架部分对结构的抗侧贡献,指出框架部分剪力比实际上就是框架部分的层侧向刚度与该层层侧向刚度的比值,是与外荷载无关的参数。通过对一些高层和超高层框筒结构案例在地震作用下层剪力比和层倾覆力矩比的分析,指出了框筒结构抗侧性能的特点和规律。结果表明,框架部分和核心筒剪力墙共同起着抗剪和抗弯作用,当框筒结构中某些楼层框架部分剪力比很小时,核心筒剪力墙将承担绝大部分的楼层剪力,但承担的倾覆力矩增大不多,只要采取适当的加强措施就能保证结构在抗震时的安全性。     

基于有限基础刚度的框架-剪力墙结构抗震设计

从框架-剪力墙结构协同工作基本微分方程入手,推导基于有限基础刚度的框架-剪力墙结构侧移刚度以及水平荷载作用下的侧移和内力计算方法。重点研究剪力墙下和框架柱下基础刚度对框架-剪力墙结构侧移刚度、最大层间相对水平位移及内力分布的影响规律,揭示现行规范对框架-剪力墙结构框架剪力调整的必要性。提出框架-剪力墙结构合适基础刚度的理念和确定方法,有利于进一步完善高层建筑抗震设计。分析结果和震害情况表明,剪力墙下基础刚度退化,框架-剪力墙结构在水平荷载作用下内力重分布显著,框架内力沿竖向分布有所增大,特别是底层框架柱剪力、弯矩急剧增大,应引起足够重视。     

RC框架-剪力墙结构的框架地震层剪力分配

我国《建筑抗震设计规范》与《高层建筑混凝土结构技术规程》关于框架-剪力墙结构地震层剪力分配的规定是依据设计经验提出来的,并没有考虑框架与剪力墙各自抗侧刚度比值的影响,因而较为笼统,明显欠缺合理性。连续化分析方法中框架-剪力墙结构的刚度特征值是表征框架-剪力墙受力和变形的重要指标。本文采用静力弹塑性分析（Pushover）方法和动力弹塑性时程分析方法对刚度特征值为1.0～4.5的8栋框架-剪力墙结构进行了全过程研究,得到了多遇、基本和罕遇地震作用下不同刚度特征值的框剪结构楼层剪力分配,以及罕遇地震下剪力墙刚度退化对楼层剪力分配的影响,并给出了框架层剪力分配公式供设计参考。     

栓钉连接双钢板-混凝土组合剪力墙抗剪性能数值分析（英文）

双钢板-混凝土组合剪力墙结构是一种新型高层建筑抗侧力构件,具有良好的应用价值和发展前景。根据其他学者的试验结果,结合相关文献中连接件的剪切滑移公式,拟合得出抗剪栓钉的剪力-滑移关系,并通过有限元软件ANSYS建立了双钢板-混凝土组合剪力墙的有限元模型。以分析组合剪力墙的剪切性能为目的,采用相关假定简化模型并与已有试验结果对比,验证有限元模型的合理性。采用验证过的有限元模型进一步对双钢板-混凝土组合剪力墙的抗剪性能进行非线性分析,研究抗剪栓钉间距、钢板厚度、混凝土板厚度、混凝土强度等级及组合剪力墙跨高比等主要参数的影响。数值结果表明,钢板、混凝土板厚度以及混凝土强度对双钢板-混凝土组合剪力墙的抗剪承载力的影响最显著,而栓钉间距会影响组合剪力墙的受剪破坏模式。     

基于性态设计的抗弯钢框架与钢框架-钢板剪力墙结构性能对比分析

抗弯钢框架和钢框架-钢板剪力墙结构的耗能构件分别为框架梁和内填钢板,现行规范基于强度设计理论,不能保证结构的整体破坏模式。近年来,国内外学者提出了钢结构基于性态的塑性设计方法,使得同等设计条件下,二者同时达到性能目标。依据基于性态的设计方法设计了5层、10层及15层抗弯钢框架和钢框架-钢板剪力墙结构。通过SAP 2000建立平面分析模型,对结构进行Pushover分析和非线性时程分析,对比分析两种结构的承载力、抗侧刚度、延性指标、破坏模式以及层间侧移分布状态。对比结果表明:钢框架-钢板剪力墙结构具有较高的承载力和抗侧刚度,层间侧移较小,抗弯钢框架延性较好。     

波形钢板-混凝土组合剪力墙抗震性能试验研究

为研究波形钢板-混凝土组合剪力墙的抗震性能,完成了竖向波形钢板-混凝土组合剪力墙、水平波形钢板-混凝土组合剪力墙以及平钢板-混凝土组合剪力墙拟静力试验,研究了波形钢板-混凝土组合剪力墙在低周往复荷载作用下的变形能力和破坏模式,分析了荷载-位移滞回曲线、骨架曲线、各阶段特征荷载和位移值等,以及结构的破坏特征、变形和耗能能力、刚度和承载力退化。试验结果表明:波形钢板-混凝土组合剪力墙具有较大的抗侧刚度、较好的延性和耗能能力;与平钢板-混凝土组合剪力墙相比,波形钢板-混凝土组合剪力墙有较好的界面黏结性能,而平钢板-混凝土剪力墙由钢板变形引起的混凝土剥落严重;波形钢板-混凝土组合剪力墙的初始刚度较平钢板-混凝土组合剪力墙的高,竖向波形钢板-混凝土组合剪力墙的承载力和极限位移较水平波形钢板-混凝土组合剪力墙的高,波形钢板-混凝土组合剪力墙的承载力退化和刚度退化比平钢板-混凝土组合剪力墙的慢,表现出较好的受力性能。采用ABAQUS有限元软件可以较好地模拟试验,有限元分析结果表明,波形钢板的应力分布比较均匀,组合作用效应明显,适合在抗震结构中采用。     

波形钢板-混凝土组合剪力墙抗震性能试验研究

为研究波形钢板-混凝土组合剪力墙的抗震性能,完成了竖向波形钢板-混凝土组合剪力墙、水平波形钢板-混凝土组合剪力墙以及平钢板-混凝土组合剪力墙拟静力试验,研究了波形钢板-混凝土组合剪力墙在低周往复荷载作用下的变形能力和破坏模式,分析了荷载-位移滞回曲线、骨架曲线、各阶段特征荷载和位移值等,以及结构的破坏特征、变形和耗能能力、刚度和承载力退化。试验结果表明：波形钢板-混凝土组合剪力墙具有较大的抗侧刚度、较好的延性和耗能能力;与平钢板-混凝土组合剪力墙相比,波形钢板-混凝土组合剪力墙有较好的界面黏结性能,而平钢板-混凝土剪力墙由钢板变形引起的混凝土剥落严重;波形钢板-混凝土组合剪力墙的初始刚度较平钢板-混凝土组合剪力墙的高,竖向波形钢板-混凝土组合剪力墙的承载力和极限位移较水平波形钢板-混凝土组合剪力墙的高,波形钢板-混凝土组合剪力墙的承载力退化和刚度退化比平钢板-混凝土组合剪力墙的慢,表现出较好的受力性能。采用ABAQUS有限元软件可以较好地模拟试验,有限元分析结果表明,波形钢板的应力分布比较均匀,组合作用效应明显,适合在抗震结构中采用。