自复位两边连接钢板剪力墙工作性能分析

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。内填钢板只与钢梁连接可以减小对边框柱的需求,消除节点开口在钢板角部的应力集中,从而避免了钢板角部撕裂。建立自复位两边连接钢板剪力墙有限元模型进行水平加载分析,研究内填钢板和边缘框架的相互作用,并与自复位四边连接钢板剪力墙的工作性能进行对比分析。分析结果表明,与自复位四边连接钢板剪力墙相比,钢板两边连接的自复位钢板墙具有更好的复位能力,但强度、刚度和耗能能力较小。     

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。     

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。     

带自复位耗能支撑钢板剪力墙低周往复荷载试验研究

为解决现有钢板剪力墙对边缘梁柱附加弯矩大、震后留有较大残余变形等问题,设计并加工由两根自复位耗能支撑和一片两边连接钢墙板组成的带自复位耗能支撑钢板剪力墙(SPSW-SCEDB)试件,并对其在低周往复荷载作用下的承载力、耗能能力及自复位能力进行试验研究,分析墙板与支撑之间的协同作用关系。研究结果表明：SPSW-SCEDB呈现饱满的旗形滞回曲线,墙板与自复位耗能支撑以并联关系共同承担水平荷载,消耗输入能量;加载位移较小时,SPSW-SCEDB承载能力主要由墙板提供,随着加载位移的增大,自复位耗能支撑的承载力贡献逐渐增大并超过墙板的承载力;SPSW-SCEDB的耗能主要由墙板提供,自复位耗能支撑为系统提供补充耗能,系统的耗能能力相较于其墙板单独加载时的耗能能力有所削弱;当自复位耗能支撑的设计剩余恢复力大于墙板的受压承载力时,SPSW-SCEDB的残余变形角小于0.2%,具有良好的自复位能力。     

基于纤维单元的双钢板高强混凝土组合剪力墙抗震性能分析

双钢板高强混凝土组合剪力墙是由双层钢板内填高强混凝土构成的一种新型抗侧力构件。采用Open SEES软件,基于纤维单元建立了双钢板混凝土组合剪力墙的有限元模型,通过已有试验验证了分析结果的准确性。在此基础上,分析了轴压比、剪跨比、含钢率、边柱形式等因素对组合剪力墙抗震性能的影响。结果表明:组合剪力墙的承载力随轴压比增大略有增加,但变形能力降低;剪跨比越小,剪力墙的初始刚度和承载力越高,但变形能力下降;含钢率增大,剪力墙的承载力和变形能力都明显提高,耗能能力也增大;端柱对墙肢的约束作用比暗柱更好。     

新型自复位耗能剪力墙的数值模拟

为了提高剪力墙体系的耗能能力和复位能力,增强剪力墙结构震后可恢复性,提出一种新型自复位耗能剪力墙,该新型剪力墙在墙肢连梁中段断开安装耗能阻尼器,在墙角处开设水平缝,提供摇摆。介绍了新型自复位剪力墙的构造以及设计方法。通过非线性数值模拟,建立了新型自复位耗能剪力墙的精细有限元模型,并且以轴压比、单片墙肢预应力筋根数、预应力筋间距为分析参数,建立了6个数值分析模型,结果表明,墙肢轴压比的降低可以减小模型的残余变形,当轴压比为0.4时,最大残余变形率仅为4.5%;相比于SW4,当预应力筋增加一半时,残余位移减小了65.8%,因此,通过减小构件轴压比以及增加预应力筋来减小新型自复位耗能剪力墙的残余变形,提高复位能力的效果是显著的。     

加设自复位支撑冷弯型钢龙骨剪力墙滞回性能研究

为改善冷弯型钢龙骨剪力墙的抗震性能,提出一种自复位耗能支撑,并对其构造和工作原理进行介绍。通过建立有效的有限元模型,提出了自复位耗能支撑的简化模拟方法。将有、无加设支撑的冷弯型钢剪力墙的滞回曲线进行对比,并对自复位耗能支撑进行变参分析,考察预压力、碟簧刚度和摩擦力对墙体抗震性能的影响。结果表明：加设自复位耗能支撑可以提高墙体的承载力,增强墙体耗能能力和延性,减少结构的残余变形,提高抗震性能;墙体的残余变形随碟簧刚度和预压力增大而减小,随摩擦力增大而增大。     

利用钢板剪力墙耗能的自复位结构抗震性能研究

为考察利用钢板剪力墙耗能的自复位结构的抗震性能,通过理论分析和有限元模拟,研究钢板剪力墙厚度和钢绞线的预拉力对结构的影响。对结构受力性能进行分析,得到结构的理论复位刚度值。采用有限元对模型试件在循环荷载作用下的抗震性能进行模拟,通过对所得滞回曲线、结构耗能性能、骨架曲线、结构水平承载力、抗侧刚度及延性的分析,了解各个影响因素对结构的作用并与理论计算进行对比。结果表明:随着钢板剪力墙厚度的增加,结构在相同循环荷载作用下,每次循环的耗能量增加,承载力显著增大,延性更优,但是结构的复位能力逐渐变差;随着钢绞线的预拉力增加,每次循环的耗能量略微减小,结构最大层间位移增加,致使极限承载力增大,并且使结构的复位能力增强。     

自复位钢框架钢板剪力墙性能化设计方法

基于“自复位”理念,提出了一种采用钢板剪力墙耗能的自复位钢框架钢板剪力墙结构,对其进行了受力机理分析,并给出了自复位钢框架钢板剪力墙的复位条件。依据GB 50011—2010《建筑抗震设计规范》设定了自复位钢框架钢板剪力墙基于性能的设计目标,基于性能目标提出了自复位钢框架钢板剪力墙的设计流程,从构件的实际受力状态出发对该设计方法进行了研究,并推导出构件的设计公式。以某传统钢框架为例,对其进行了由钢板剪力墙耗能的自复位结构边缘构件设计,并采用有限元软件ABAQUS对其中单榀单跨进行了Pushover分析。结果表明：当层间位移角达到2%时,结构的残余变形量控制在0.2%以内,主体结构边缘构件仍处于弹性工作状态,推覆过程中钢板墙耗散了大量能量;推覆结束后,结构余留少量残余变形,这主要是由于梁柱节点绕梁上下翼缘转动时梁上下翼缘角部受到挤压引起,可通过适当设置翼缘加强板减少甚至消除残余变形。     

自复位钢框架钢板剪力墙性能化设计方法

基于“自复位”理念,提出了一种采用钢板剪力墙耗能的自复位钢框架钢板剪力墙结构,对其进行了受力机理分析,并给出了自复位钢框架钢板剪力墙的复位条件。依据GB 50011—2010《建筑抗震设计规范》设定了自复位钢框架钢板剪力墙基于性能的设计目标,基于性能目标提出了自复位钢框架钢板剪力墙的设计流程,从构件的实际受力状态出发对该设计方法进行了研究,并推导出构件的设计公式。以某传统钢框架为例,对其进行了由钢板剪力墙耗能的自复位结构边缘构件设计,并采用有限元软件ABAQUS对其中单榀单跨进行了Pushover分析。结果表明:当层间位移角达到2%时,结构的残余变形量控制在0.2%以内,主体结构边缘构件仍处于弹性工作状态,推覆过程中钢板墙耗散了大量能量;推覆结束后,结构余留少量残余变形,这主要是由于梁柱节点绕梁上下翼缘转动时梁上下翼缘角部受到挤压引起,可通过适当设置翼缘加强板减少甚至消除残余变形。