交叉加劲肋钢板剪力墙低周反复荷载试验研究

进行了2个比例为1∶3的单层单跨交叉加劲肋钢板剪力墙在低周反复荷载作用下的抗震性能试验,重点研究了交叉加劲肋钢板剪力墙的屈曲形态、变形能力、滞回性能、构件的屈服承载力以及极限抗剪承载力等特性,试验揭示了交叉加劲肋钢板剪力墙具有很好的延性及耗能能力,可以作为高层钢结构的抗侧力体系.为利用钢板剪力墙屈曲后强度以及为抗震设计提供了依据.     

方钢管混凝土框架内置开洞薄钢板剪力墙抗震性能试验研究

为研究方钢管混凝土框架内置开洞薄钢板剪力墙的抗震性能,对4个单跨2层1/3比例的方钢管混凝土框架内置薄钢板剪力墙试件进行了低周反复荷载试验,4个试件分别采用中部开洞、单侧开洞、两侧开洞和未开洞钢板剪力墙.研究了开洞形式对方钢管混凝土框架内置薄钢板剪力墙抗震性能的影响,并与方钢管混凝土框架内置未开洞薄钢板剪力墙进行对比.得到了试件的滞回曲线、骨架曲线、各阶段的荷载和位移值及抗震性能指标,分析了结构的破坏特征、延性、耗能能力、承载能力及刚度退化等力学性能.结果表明:4个试件均能够发挥钢板剪力墙的屈曲后强度,滞回性能稳定,延性较好,承载力退化平缓.中部开洞薄钢板剪力墙被加劲肋分隔为宽厚比较小的区格,耗能能力优于其余3个试件.洞口边缘构件端部连接焊缝撕裂影响了单侧开洞和两侧开洞钢板剪力墙性能的充分发挥.钢板剪力墙开洞一定程度上降低了结构承载力和抗侧刚度,但提高了耗能能力.钢板剪力墙洞口边缘构件应具有足够的强度、刚度及连接强度.     

方钢管混凝土框架-斜加劲薄钢板剪力墙的抗震性能试验研究

对2个单跨两层1:3比例的方钢管混凝土框架-薄钢板剪力墙试件进行了低周反复荷载试验,研究了斜十字加劲薄钢板剪力墙的抗震性能,并与方钢管混凝土框架-非加劲薄钢板剪力墙进行比较.得到了方钢管混凝土框架-薄钢板剪力墙的荷载-位移滞回曲线、骨架曲线、特征荷载和位移及抗震性能指标,分析了结构的破坏特征、延性、耗能能力、承载能力及刚度退化等力学性能.结果表明,方钢管混凝土框架-薄钢板剪力墙具有较高的侧向刚度和承载力,良好的延性及耗能性能;斜十字加劲肋的设置提高了薄钢板剪力墙的强度和刚度,有效抑制了钢板墙的面外变形.方钢管混凝土竖向边缘构件保证了薄钢板剪力墙性能的充分发挥.     

开缝薄钢板剪力墙低周反复荷载试验研究

作为一种新型的抗侧力构件,开缝薄钢板剪力墙以弯曲链杆为主要的耗能构件,在不需要强大加劲体系的前提下,使弯曲弹塑性变形主要集中在弯曲链杆的顶部和底部,从而实现延性耗能.通过两片开缝薄钢板墙低周反复荷载试验,系统地研究了开缝薄钢板墙的破坏过程和破坏机理,得到了承载力,侧移刚度,延性和耗能能力等指标.试验结果表明,开缝薄钢板墙的承载力和侧移刚度能满足正常使用阶段要求,当内填板的整体面外屈曲、缝间板条和边缘加劲肋的弯扭屈曲不先于弯曲链杆的端部弯曲屈服时,开缝薄钢板墙有很好的延性和耗能能力,是一种理想的水平抗侧力构件.     

带可更换阻尼器的竖向波形钢板剪力墙及组合墙抗震性能试验对比研究

为研究一种新型带有可更换阻尼器的波形钢板剪力墙及组合剪力墙的抗震性能,对该波形钢板剪力墙及组合剪力墙试件进行低周往复初次加载及阻尼器更换后二次加载.从试件的抗侧承载力、变形和耗能能力、破坏形态,阻尼器的变化等方面,对波形钢板剪力墙和组合剪力墙进行了相互对比,及各自加载前后的自身对比.分析了新型剪力墙试件变形和耗能能力,承载力退化,刚度退化的情况.研究结果表明:钢板剪力墙与组合剪力墙在初期加载时滞回曲线几乎重合,抗震性能接近.更换阻尼器二次加载时,钢板剪力墙初次屈曲部位在加载过程中发生应力集中,变形持续加剧,引起结构承载力严重劣化.而组合剪力墙因钢板外混凝土的包裹,初次加载中未发生屈曲,更换墙趾耗能构件后剪力墙整体抗震性能有一定提升.     

端部加强钢管-双钢板剪力墙抗震性能研究

为增强双钢板混凝土组合剪力墙抗震性能,在双钢板混凝土组合剪力墙端部钢管引入工字型钢,有效抑制构件端部屈曲。以钢管的截面形式、工字型钢尺寸、剪跨比为主要参数,利用ABAQUS有限元软件设计了18片双钢板混凝土组合剪力墙有限元模型,对其滞回性能、承载能力、耗能能力、变形及延性和刚度退化等抗震性能进行对比研究。研究结果表明：端部加强钢管-双钢板混凝土组合剪力墙的承载能力、延性、刚度退化、耗能能力相比普通钢管-双钢板混凝土组合剪力墙构件均有较大提升。随着剪跨比增大,端部加强构件的峰值荷载、屈服荷载、延性、初始刚度、等效粘滞系数的峰值均有较大提升,钢管暗柱的截面形式和工字型钢的尺寸对构件抗震性能影响不显著,构件AZ22-2.0的抗震性能较为优越。     

墙趾可更换竖波钢板剪力墙抗剪承载力

针对钢板剪力墙在地震作用下墙趾容易出现应力集中,导致剪力墙局部屈曲和脆性破坏的问题,设计墙趾可更换竖波钢板剪力墙,即在剪力墙墙趾塑性区安装耗能阻尼器. 通过拟静力试验将墙趾可更换竖波钢板剪力墙与传统竖波钢板剪力墙的抗震性能进行对比. 研究墙趾可更换竖波钢板剪力墙的破坏模式、滞回性能、延性和耗能能力、强度和刚度退化以及墙趾阻尼器的可更换性. 试验结果表明：与传统竖波钢板剪力墙相比,墙趾阻尼器的安装不仅可以显著提升墙趾可更换竖波钢板剪力墙的抗侧刚度,也能进一步加强其抵抗面外失稳的能力. 利用ABAQUS有限元软件详细讨论墙趾可更换竖波钢板剪力墙波形钢板厚度、波角、阻尼器腹板厚度对抗剪承载力的影响,并给出墙趾可更换竖波钢板剪力墙的抗剪承载力计算公式.     

三边约束钢板的抗剪承载力

利用静力加载方法对4种宽厚比的三边约束钢板单元进行了试验研究,通过试验考察了三边约束钢板的破坏形态和抗剪极限承载力,分析了宽厚比对钢板抗侧性能的影响,试验结果表明：小宽厚比钢板的抗屈曲能力较强,但是对边界约束条件要求较高,易造成边界连接破坏。根据钢板破坏形态,对其抗侧性能进行了理论分析,建立了三边约束钢板的抗侧性能计算模型,给出了三边约束钢板极限抗剪承载力计算公式。文章最后对三边约束钢板的选择和设计提出了建议。     

两边连接钢板剪力墙与组合剪力墙抗剪性能

采用ANSYS有限元程序对两边连接钢板剪力墙与钢板组合剪力墙进行数值模拟分析.研究了不同高厚比下两边连接钢板剪力墙与钢板组合剪力墙抗剪静力性能的区别,分析了两种剪力墙的受力机理和破坏模式.结果表明:高厚比λ是影响两边连接钢板剪力墙抗剪静力性能的主要因素;高厚比较大的剪力墙所需要的能够完全限制钢板出平面方向位移的混凝土板厚度较小;预制混凝土板的存在改变了剪力墙钢板的受力模式,对薄钢板剪力墙尤为明显,钢板由拉力带承担水平荷载改变为截面受剪承担水平荷载.     

方钢管混凝土框架-斜十字加劲薄钢板剪力墙低周反复荷载试验研究

对三个1/3比例单跨两层方钢管混凝土框架-薄钢板剪力墙进行了低周反复荷载试验,研究了梁柱连接为穿心高强螺栓-端板节点和内隔板式节点对试件性能影响,并将方钢管混凝土框架-斜十字加劲薄钢板剪力墙与方钢管混凝土框架-非加劲薄钢板剪力墙进行对比.得到了试件的破坏形态、滞回曲线、延性、刚度、耗能能力等抗震性能指标,分析了其破坏特征、承载能力及刚度退化等力学性能.结果表明:方钢管混凝土框架-薄钢板剪力墙具有较高的承载力、抗侧刚度和良好的耗能性能.斜加劲肋能有效限制薄钢板剪力墙面外变形,提高结构初始刚度和承载力,有效减轻滞回曲线"捏缩".穿心高强螺栓-端板节点提高了节点域刚度,延缓了柱壁鼓曲.方钢管混凝土竖向边缘构件确保了薄钢板剪力墙性能充分发挥.     

钢板剪力墙的分类及性能

对钢板剪力墙结构进行分类讨论,分析了墙板本身的力学性能、使用性能以及与框架的相互作用;探讨了内嵌钢板与框架栓接或焊接的典型连接方式,并从制作安装、使用性能和对墙板性能的影响3个方面比较了栓接与焊接的优劣;分析了各类钢板剪力墙的特点和适用范围,为设计人员在工程应用中选择恰当的钢板剪力墙类型提供了参考。     

钢管填充混凝土后弹性与弹塑性屈曲分析

采用有限条法分析了方钢管填充混凝土后的弹性及弹塑性屈曲性能,考虑了钢板受均匀压应力作用和应力梯度变化两种工况,计算了钢板的临界屈曲应力,分析了残余应力对临界屈曲应力的影响.结果表明:当截面相对宽厚比低于30时,钢管内部填充混凝土并不能提高钢管的屈曲承载力;截面宽厚比超过30以后,随着截面宽厚比的增加,钢管内部填充混凝土后对钢管承载力的提高幅度越来越大,承载力提高幅度最大为空钢管承载力的2.58倍;并能有效提高钢板的抗弯屈曲承载力;残余应力的存在使得钢板在弹性和弹塑性阶段的屈曲承载力降低,残余应力越大,临界屈曲应力越低.     

基于折纸理念的新型两边连接钢板剪力墙弹塑性屈曲分析

现有钢板剪力墙难以同时满足力学性能和耗能性能均较高的要求,针对这一问题,作者基于折纸原理,提出了3种由不同类型的折痕单元构成的新型折痕钢板剪力墙。对两边连接条件下受水平侧向荷载作用的折痕钢板剪力墙进行了弹塑性屈曲分析,详细分析了折痕形式对钢板剪力墙极限承载力、初始刚度、延性等弹塑性屈曲性能的影响,并与平钢板剪力墙及压型钢板剪力墙进行了对比。结果表明,折痕形式对钢板剪力墙的各项屈曲性能有较大影响,折痕的引入会显著降低钢板剪力墙的初始刚度,但对极限承载力的削弱程度相对较小,与压型钢板剪力墙相比极限承载力最大削弱12.65%。塑性铰率先出现在钢板剪力墙折痕处,且折痕引导了塑性开展过程。折痕的引入有效避免了钢板剪力墙发生整体面外失稳,提高了板件的延性。3种折痕钢板剪力墙的延性相较于平板和压型钢板剪力墙均有不同程度的提高,最高为平钢板剪力墙的8.2倍、压型钢板剪力墙的5.2倍。C型折痕单元所组成的折痕钢板剪力墙在侧向荷载作用下能够形成完整的折叠变形模式,塑性开展得更为均匀和充分,其对试件延性的提升相较于其他两种折痕钢板剪力墙更大,是其他两种折痕钢板剪力墙的2倍左右,且在地震后期仍具有较高的承载力。带塑性铰引导机制的新型钢板剪力墙具有良好的抗震性能,为结构提供耗能性能的同时持续为结构提供抗侧力,在结构抗震方面具有较好的利用前景。     

装配式两边连接钢板剪力墙节点抗侧性能试验研究与分析

为了将钢板剪力墙体系与新型全装配式钢结构体系结合起来,提出了一种适用于装配式高层钢结构的两边连接间断式盖板钢板剪力墙连接节点(discontinuous cover-plate connection,DCPC),并对此节点的构造与设计方法进行了研究.通过改变内嵌墙板厚度、连接螺栓数目及接触面摩擦因数设计加工了4组试件,并对其进行了静力加载试验和有限元分析对比.研究表明:增加螺栓个数可有效提高试件的滑移荷载,有效提高节点初始刚度,但增大了节点连接螺栓的预紧力损失,同时连接盖板与底板的残余变形也较大;增大试件接触面的摩擦因数可有效增大试件的极限抗侧承载力,但对螺栓预紧力的影响不大;螺栓预紧力的损失量随着内墙钢板的宽厚比和有效高跨比的减小而增大;内嵌墙板在破坏前拉力带充分发展,位移延性系数满足抗震设计要求,属于延性破坏;DPCP不仅具有良好的传力性能,而且便于加工与装配,同时保证了装配式钢板剪力墙的震后可修复功能.     

交叉加劲薄钢板剪力墙简化模型

薄钢板剪力墙依靠内填钢板屈曲后形成拉力带以抵抗水平荷载,是一种适用于高烈度地区的新型抗侧力结构.采用精细模型进行钢板剪力墙的计算和设计耗时长,为提高钢板墙结构设计的效率,基于拉力带简化模型,提出了交叉支撑-拉力带简化模型(CBSM)用于模拟交叉加劲钢板剪力墙的抗侧性能.推导了交叉加劲钢板墙的初始刚度和承载力计算公式,通过ABAQUS有限元软件建立精细模型和CBSM简化模型,与理论公式计算结果对比,验证简化模型的准确性.结果表明,在不同的跨度、内填板厚度和加劲肋刚度的情况下,精细模型、CBSM简化模型和理论公式3种方法预测的交叉加劲钢板剪力墙承载力有良好的一致性,说明CBSM简化模型能够较准确地预测交叉加劲钢板剪力墙的承载力,反映出加劲肋对钢板剪力墙结构抗侧能力的贡献.初始刚度理论计算公式与精细模型吻合得较好,CBSM简化模型预测刚度低于精细模型,是偏于安全的.     

SPSW对钢框架结构体系抗震性能影响分析

利用有限元分析软件SAP2000建立了6层钢框架和钢板剪力墙（SPSW）厚度不同的钢框架一钢板剪力墙平面模型,分析了两种结构体系在8度罕遇地震作用下的地震响应,从抗侧力、自振周期和动力时程分析结果中结构的顶点位移、最大层间位移角方面比较厚度不同的SPSW对钢框架结构体系抗震性能的影响。结果表明：SPSW可以显著提高钢框架结构的抗震性能,且随着SPSW厚度的增加,结构的顶点位移逐渐减小;当厚度为8～16mm时钢框架和SPSW的协调变形能力表现效果最佳。     

钢管填充混凝土后屈曲承载力分析

为了研究钢管填充混凝土后钢管的力学性能,同时分析钢板的初始几何缺陷、残余应力及钢板屈曲后强度对填充混凝土后钢管的影响,采用大型有限元分析软件建立分析模型,并通过理论分析结果和实验结果的对比验证理论分析的正确性,在此基础上进行大量分析.研究结果表明:钢管混凝土中钢管的相对宽厚比≤50时,钢板在达到极限承载力之前没有屈曲现象产生;当相对宽厚比>50后,钢板会出现局部屈曲从而降低板件的承载力.钢板的初始几何缺陷和残余应力在一定程度上降低了大宽厚比下钢板的屈曲承载力,钢板屈曲后强度的存在明显提高了大宽厚比下钢板的屈曲承载力.通过分析给出了大宽厚比下钢管混凝土中钢板的承载力简化计算公式,可用于具体工程设计.     

钢板剪力墙振动台试验的等效模型

为解决钢框架-钢板剪力墙结构振动台试验缩尺模型中的剪力墙钢板厚度过薄的问题,依据结构初始抗侧刚度或承载能力等效的原则,提出中心支撑和Ⅰ形钢板剪力墙两种等效模型,采用数值分析的方法,通过有限元软件ABAQUS建立精细化模型,对原型结构的钢板剪力墙和等效模型的刚度与承载力等抗震性能进行了对比分析.研究结果表明:两种等效替代...