利用带缝钢板剪力墙耗能的自复位体系研究

应用有限元分析软件ANSYS对利用带缝钢板剪力墙耗能的自复位体系进行模拟.通过改变结构中钢绞线的初始预拉力、钢绞线的面积、开缝钢板的厚度等参数来分析结构的刚度、承载能力、复位能力和耗能能力.模拟分析表明:钢绞线的面积和钢板的厚度对结构的性能影响非常大;而钢绞线的初始预拉力对梁柱自复位节点脱开时的荷载以及极限荷载影响明显;合理的参数设计会使结构的塑性变形集中在开缝钢板区域;而梁柱钢绞线等主体构件保持弹性,可以重复使用;地震作用过后,只需更换钢板,便可对结构体系进行快速的修复,同时结构的抗震性能还基本保持不变.     

装配式钢板剪力墙自复位平面钢框架动力性能的影响因素分析

运用ABAQUS有限元软件建立装配式钢板剪力墙自复位平面钢框架模型进行变参数分析,研究钢材等级、板件厚度、宽度、板件开缝情况对结构动力性能的影响,分析结果表明:提高钢材强度等级能够增加结构抗侧刚度,控制层间位移角;增加钢板剪力墙板件厚度能够使结构位移响应减小,耗能能力增强;增加板件宽度使结构最大开口转角和最大残余转角增加,对结构整体耗能能力以及抗侧刚度影响不大;开缝钢板剪力墙相较于不开缝钢板剪力墙虽对结构抗侧刚度提高较小,但耗能能力更强,能够保护框架主体结构,有效减缓柱脚塑性发展,减少结构塑性损伤.     

开缝和不开缝钢板混凝土剪力墙抗剪性能研究

为了避免钢板混凝土组合剪力墙中钢板出现剪切屈曲,同时也能调整结构的刚度,通过在钢板上开竖缝,基于ANSYS有限元程序,分析钢板边长比、高厚比及侧向混凝土板厚度对未开缝钢板混凝土组合剪力墙的极限承载力和刚度的影响;研究钢板边长比、高厚比、侧向混凝土板厚度及缝间小柱高宽比对开缝钢板混凝土组合剪力墙抗剪承载能力和初始刚度的影响,比较开缝和不开缝钢板混凝土组合剪力墙的抗剪性能.结果表明:混凝土板作为侧向约束的存在显著地提高了钢板混凝土剪力墙的极限承载力;钢板开缝后其极限承载力虽有所降低,但通过改变开缝特征调节了其极限承载力和初始刚度;边长比、高厚比和钢板开缝显著地影响剪力墙的极限承载力.     

不等高开缝钢板剪力墙滞回性能分析

针对带缝钢板剪力墙开设竖缝后抗侧刚度和极限承载力大幅削弱的问题,提出蝶型和梭型2种不等高开缝形式,采用数值模拟的方法对不等高开缝钢板剪力墙的弹塑性屈曲性能及滞回性能进行研究,并与传统等高开缝钢板剪力墙进行对比分析。结果表明：通过不等高开缝形式提高带缝钢板剪力墙极限承载力和抗侧刚度的效果可观,极限承载力的增幅能达到15%以上,抗侧刚度的增幅能达到40%以上;对比传统开缝形式,蝶型开缝改善墙板延性,梭型开缝对墙板延性影响不大;蝶型开缝墙板加载前期耗能性能优越且加载后期性能下降平缓,而对于梭型开缝墙板,缝间墙肢宽度越大,则承载力越早下降到极限承载力的85%,所以此开缝形式仅适用于缝间墙肢宽度较小墙板。     

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.     

钢管混凝土边框不同高厚比钢板剪力墙抗震性能

为了解钢管混凝土边框不同高厚比钢板剪力墙的抗震性能,进行了3个剪跨比为1.5的1/5缩尺的钢管混凝土边框钢板剪力墙的低周反复荷载试验.试件墙体钢板截面的高厚比分别为230、115、77.在试验基础上,对各试件的承载力、刚度、滞回特性、延性、耗能及破坏特征进行了分析,建立了该新型组合剪力墙的承载力计算模型,计算结果与实验结果符合较好.研究表明:墙体钢板高厚比较大的薄钢板剪力墙承载力较低,刚度较小,延性较好;墙体钢板高厚比较小的厚钢板剪力墙承载力较高,刚度较大,延性较差;墙体钢板高厚比适中的中厚钢板剪力墙承载力和刚度介于薄钢板墙和厚钢板墙之间,但其整体抗震耗能能力好.采用强钢管混凝土边框弱钢板的设计原则,可充分发挥该新型剪力墙2道抗震防线的作用.     

四边简支开缝钢板剪力墙抗剪静力性能研究

采用ANSYS软件分析了四边简支的钢板剪力墙和开缝钢板剪力墙在静荷载作用下的力学性能,及影响其极限承载力和初始刚度的主要因素.分析了初始缺陷、边长比、宽厚比及缝间小柱的几何特征(缝间小柱高宽比和开缝宽度)对四边简支开缝钢板剪力墙极限承载力和初始刚度的影响;此外对四边简支的钢板剪力墙和开缝钢板剪力墙的抗剪静力性能进行了比较.     

带钢板耗能键的钢管混凝土排柱剪力墙抗震分析

为了分析带钢板耗能键的钢管混凝土排柱剪力墙的抗震性能,采用ABAQUS有限元分析软件,在低周往复荷载下,对4个不同设计参数的试件进行了破坏特征、滞回特性、耗能能力、承载力、延性、强度退化及刚度退化的研究,得出各试件应力云图、骨架曲线和滞回曲线,计算出承载力和位移延性比.结果表明,该组合剪力墙的承载力较高,刚度较大,耗能能力强,延性较大,抗震性能良好;随着钢板数量的增加,结构的承载力、耗能能力均提高,但延性下降,外包混凝土能大大提高结构的承载力和耗能能力.     

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.     

基于Abaqus内填蝴蝶形钢板的自复位钢框架模拟方法探究

为了更好地研究自复位结构体系,基于大型通用数值分析软件Abaqus建立了自复位蝴蝶形钢板剪力墙结构的精细有限元模型,详细介绍了自复位结构的建模方法和滞回特性。首先,对经典的角钢耗能的自复位节点试验进行模拟验证,证明了建模方法的可靠性。其次,建立并分析了内填蝴蝶形钢板的自复位钢框架,得到了结构在往复加载下的应力云图、钢绞线应力-层间侧移角曲线和滞回曲线。最后,与理论分析结果对比,检验建模精度。结果表明:单元的选取、接触方程的设置和求解技术的优选是建模成功与否的重要因素;通过Abaqus模拟内填蝴蝶型钢板剪力墙的自复位结构体系与理论符合较好。     

型钢混凝土边框内藏开洞钢板组合剪力墙抗震性能

为研究型钢混凝土边框-开洞钢板-混凝土组合剪力墙的抗震性能,进行了5个不同设计参数、不同构造措施剪力墙试件抗震性能比较试验研究.各试件的剪跨比均为1.5,采用低周反复荷载加载.基于试验,对比分析了各试件的承载力、刚度、延性、滞回耗能和破坏特征等.研究表明:与普通钢筋混凝土剪力墙相比,型钢混凝土边框内藏钢板组合剪力墙承载力高、延性好、刚度退化慢、耗能能力强;适当的内藏钢板厚度可改善型钢混凝土边框内藏钢板剪力墙的抗震性能;内藏钢板厚度相同时,设拉结钢筋试件的抗震性能优于焊接栓钉的试件.基于试验提出了型钢混凝土边框内藏钢板剪力墙的承载力计算模型,计算结果与实测值接近.     

不同构造复式钢管混凝土足尺柱抗震性能试验

为研究复式钢管混凝土柱的抗震性能,完成了3种截面形式、2种剪跨比共6个试件的低周反复荷载试验,各试件施加相同轴力.截面钢构形式分别为圆钢管、外圆内圆复式钢管和带分腔焊接钢板的复式钢管.分析了各试件的破坏形态、滞回特性、承载力、刚度退化、延性和耗能.试验结果表明:除剪跨比2.2且未设置腔体构造的钢管混凝土柱外,其余试件滞回曲线饱满,抗震性能稳定;增加截面含钢率或提高剪跨比,可使试件在达到相同位移角时的滞回曲线更加饱满;设置内圆钢管和分腔焊接钢板可提高构件承载力,对较小剪跨比试件的延性改善显著;降低剪跨比可显著提高构件初始刚度,但刚度退化速度较快,累积损伤效应更加显著;各试件在达到极限位移角时,设置腔体构造的剪跨比较小试件的累积耗能更高;与试验结果进行对比,本文采用的钢管混凝土柱实用承载力计算方法结果偏于保守.     

钢管混凝土剪力墙钢板耗能键的参数设计

为了分析钢板耗能键的厚度、布置间距和跨高比对钢管混凝土剪力墙的影响,通过采用ABAQUS有限元分析软件,在低周往复荷载下,建立与试验对应的有限元模型.对不同参数试件进行了数值模拟分析,得出了不同参数的应力云图及骨架曲线.结果表明,钢管混凝土剪力墙的承载力和刚度与钢板耗能键的厚度、布置数量成正比,与跨高比成反比;该组合结构的延性随钢板耗能键厚度的增加、布置数量的增多而减小,随跨高比的增大而提高,为工程实践的参数设计提供了参考.     

内置高强芯柱的方钢管混凝土柱-钢梁端板-螺栓连接节点的抗震性能

为研究内置FRP约束UHPC高强芯柱的方钢管混凝土柱-钢梁端板-螺栓连接节点的抗震性能,基于“强柱弱梁”目标设计制作5个端板-螺栓连接节点试件,通过拟静力试验研究节点的破坏机理,并分析柱轴压比、FRP管厚度和有无芯柱对节点抗震性能的影响,对比钢梁更换前后节点的性能。试验结果表明：所有试件均在梁端形成塑性铰破坏;该破坏模式下,节点具有较高的承载力、耗能能力和较好的延性;内置芯柱时,试件承载力提高但延性降低;随着FRP管厚度增加,节点初始刚度和耗能能力均得到提升;相比原试件,更换梁试件的耗能能力、延性和初始刚度均有所降低。变形分析结果表明：节点域组合柱以受弯变形为主,两侧钢梁主要承担节点域的剪切变形。依据初始刚度判定该节点属于刚性节点。     

双层圆钢管混凝土长柱压扭滞回性能试验

为研究双层圆钢管混凝土长柱在压、扭荷载作用下的力学性能,利用研制的Stewart六自由度加载平台,进行了两个普通圆钢管混凝土长柱和两个双层圆钢管混凝土长柱试件在纯扭、压扭作用下的低周往复试验。对比分析了各试件的承载力、扭转变形、耗能、滞回性能,进行了有限元参数分析。研究表明：普通圆钢管混凝土长柱和双层圆钢管混凝土长柱均具有较好的抗扭能力;与普通圆钢管混凝土长柱相比,双层圆钢管混凝土长柱的初始刚度和承载力略有提升,滞回曲线更饱满,耗能能力和延性大幅提升;参数分析表明含钢率一定时,内层钢管径厚比越大,对抗扭越有利;一定范围内的轴向荷载,可提高钢管混凝土柱的抗扭能力。     

三类薄钢板剪力墙滞回性能及选型

为研究四边连接、两边连接及开竖缝薄钢板剪力墙的滞回性能并对其设计选型提出建议,利用ANSYS有限元软件对三类薄钢板剪力墙的滞回性能进行数值模拟研究,对比分析了三类薄钢板剪力墙在低周往复荷载作用下的初始刚度、峰值承载力、耗能性能以及延性．分析结果表明:三类薄钢板剪力墙均具有良好的延性和耗能能力;四边连接和两边连接薄钢板剪力墙的滞回曲线有一定程度的捏缩,但其初始刚度和峰值承载力较高,可用作高层或高烈度区的多层钢结构住宅的抗侧构件;开竖缝薄钢板剪力墙的滞回曲线呈饱满的梭形,但其初始刚度和峰值承载力较低,可用作低层或低烈度区的多层钢结构住宅的抗侧构件．     

墙趾可更换组合剪力墙抗震性能试验研究

为研究墙趾可更换组合剪力墙的抗震性能,设计并制作了2片带有可更换墙趾构件的波形钢板–混凝土组合剪力墙试件.采用拟静力试验和ABAQUS有限元软件模拟的方法,分析了内置波形钢板波纹方向对墙趾可更换组合剪力墙抗震性能的影响.试验结果表明:各试件墙趾构件先于主体构件破坏,且在达到极限位移角前其破坏主要集中于可更换墙趾构件;墙...     

用于自复位支撑的槽孔摩擦板耗能器力学性能试验研究

为研究不同槽孔尺寸、摩擦板材料、垫片种类对自复位支撑中槽孔摩擦板耗能器力学性能的影响,对12组试件进行了低周往复试验研究.结果表明:相对标准孔钢摩擦板-槽孔钢摩擦板和标准孔碳纤维摩擦板-槽孔钢摩擦板,标准孔黄铜摩擦板-槽孔钢摩擦板组合耗能最稳定,适合工程应用;不同槽孔尺寸的槽孔摩擦板耗能器承载力相差不大,最大差值仅为2.27%;加载过程中高强螺栓预紧力平均损失为3.7%,摩擦系数平均损失为2.16%;槽孔摩擦板耗能器承载力(即稳定滑动摩擦力均值)与理论摩擦承载力比值为92.01%;碟形垫片可通过回弹适当减小摩擦力损失,建议工程中使用.给出了槽孔摩擦板耗能器用于自复位支撑时,其承载力计算公式,为工程实际应用提供参考.