半刚性节点钢框架-十字加劲钢板剪力墙结构的数值分析

为了研究半刚性节点钢框架-加劲钢板剪力墙结构体系的抗震性能和传力机理,模拟实际框剪结构的底部两层,对一榀单跨两层1/3缩尺半刚性节点钢框架-十字加劲钢板剪力墙结构进行了抗震拟静力试验研究,在试验模型的基础上,建立了非线性有限元模型,并验证了模型的有效性.考虑影响结构抗震性能的4个主要因素:节点刚度、剪力墙厚度、框架柱的刚度、肋板刚度比,进行了4个系列16个有限元模型的变参数分析.结果表明:降低节点刚度有利于提高结构的延性和耗能能力;增加柱的刚度和肋板厚度可提高结构的初始刚度、承载力和延性性能;增加内填墙板的厚度,将降低试件的延性性能;内填墙板在加载初期非常有效,承担70%～85%的水平剪力,研究为该种结构体系的工程应用和理论分析提供依据.     

半刚接钢框架-钢板剪力墙结构滞回性能的有限元分析

为研究半刚接钢框架钢板剪力墙结构（Partially-restrained Steel Frame-Steel Plate ShearWall）的抗震性能,利用经试验验证的双向等效拉杆模型分析了低周往复荷载作用下梁柱半刚性连接对强、弱框架SPSW结构滞回性能、承载力、刚度、耗能能力的影响。分析结果表明：SPSW结构的滞回曲线具有双重特征,当周边钢框架较强时,滞回曲线趋于饱满;当内填剪力墙板较强时,滞回曲线趋于捏缩。随着节点抗弯承载力的增加,强、弱框架的SPSW结构的滞回性能趋于饱满,耗能能力增强,水平承载力呈增大趋势,但对强框架SPSW结构的影响程度大于弱框架SPSW结构。节点抗弯承载力对强框架SPSW结构的抗侧刚度影响较大,对弱框架SPSW结构抗侧刚度影响相对较小。     

钢板剪力墙抗震性能的试验研究

通过对非加劲、十字加劲、开洞和开洞开缝四组钢板剪力墙试件进行低周反复荷载试验,系统研究了这四种形式钢板剪力墙的整体抗震性能,对比分析其滞回曲线、承载能力、抗侧移刚度和延性等性能指标.试验结果表明:非加劲钢板剪力墙具有较高的抗侧移刚度和承载能力,而其滞回曲线却呈现出明显的捏缩效应;非加劲钢板墙设置了十字加劲肋后,其滞回曲线的捏缩效应基本没有改变,而内填钢板的抗侧移刚度和承载能力可大幅度提高;非加劲钢板墙开设了洞口或缝之后,内填钢板的抗侧移刚度和承载能力虽有所下降,但是其滞回曲线很饱满,改善了非加劲薄钢板墙在循环荷载作用时零位移附近的零刚度、甚至负刚度现象,显著地提高了其耗能能力.     

斜加劲薄壁钢板加固RC框架抗震性能

为探究经内嵌式薄壁钢板和沿主受力际线布置加劲肋加强后钢筋混凝土框架的抗震能力,对不同高厚比钢板加固试件进行低周往复加载试验,并利用ABAQUS建立有限元模型,分析肋板刚度比、高厚比和轴压比对加固试件抗震性能的影响.结果表明：未加强试件在梁端和柱端都出现塑性铰,而加强后试件仅在梁端出现塑性铰,改变了出铰机制,提高了试件抗震性能;设置加劲肋将薄壁钢板分成多个小区格板,边界约束条件增强,有效抑制薄钢板的面外变形,提高薄壁钢板的承载能力和耗能能力;经加固后的试件承载能力和耗能能力提高,刚度大幅提高,破坏时梁柱节点区域保持完好,改善了加固后试件的抗震性能,但采用3 mm和4 mm薄壁钢板加强后的试件抗震性能差比较小;肋板刚度比、高厚比、轴压比对试件的抗震性能均有明显影响.     

钢板剪力墙性能研究评述

钢板剪力墙是一种新型的抗侧力体系,大量的试验和理论研究验证了钢板剪力墙具有弹性初始刚度高、位移延性系数大,滞回性能稳定等特点。本文对目前钢板剪力墙的研究做了一个系统的总结,针对不同形式的钢板剪力墙,即加劲钢板墙、非加劲钢板墙、栓接钢板墙的构造特点及工作性能分别加以说明,提出目前研究中所存在的不足以及在以后工作中需要完善的方面。     

核岛结构双钢板混凝土组合剪力墙低周往复试验研究

为了解决核岛结构中屏蔽厂房的剪力墙在地震作用下的安全性能问题,对9个1颐5缩尺试件进行了低周往复拟静力试验。通过试验研究了双钢板混凝土组合剪力墙试件的刚度变化、破坏模式和耗能能力等特性,分析了钢板厚度、栓钉间距、竖向荷载以及加劲肋设置等因素对组合剪力墙抗震性能的影响。结果表明：双钢板混凝土组合剪力墙有很好的延性和耗能能力;钢板厚度、竖向荷载和加劲肋的设置都对剪力墙的抗震性能有很大的影响,而栓钉间距对其影响不大。在试验的基础上对部分试件进行了有限元数值分析,通过与试验结果的比较发现两者的结果能够较好吻合。最后,对本试验研究成果和核岛结构双钢板混凝土剪力墙已有研究成果进行了对比分析,并对以后的试验设计提出了改进的方向。     

基于变截面支撑的半刚接钢框架抗震性能

为了深入研究钢框架体系抗震性能, 基于支撑杆件受力情况以及实际钢结构工程中梁柱节点连接形式, 提出了基于变截面支撑-半刚接钢框架结构体系.首先, 通过拟静力试验加载考察变截面支撑构件的滞回性能;进而, 将试验结果与ANSYS有限元分析结果进行对比;最后, 通过有限元模拟对结构体系进行时程分析, 以考察体系的抗震性能.结果表明:变截面支撑的半刚接钢框架体系抗震性能良好.     

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.     

带缝空心钢筋砼剪力墙结构抗震性能试验研究

为了避免普通钢筋混凝土剪力墙结构自重大、刚度大、地震作用大、延性差、易于脆性破坏及破坏区域比较集中等缺点,提出了带缝空心钢筋混凝土剪力墙结构,即在普通钢筋混凝土剪力墙中设置竖向空心孔洞及竖缝。通过对此种结构(六层)1∶3.0缩尺模型的拟动力试验及拟静力试验研究,了解此种结构的破坏机理、滞回特性、延性及变形性能。试验结果表明这种结构具有良好的抗震性能。     

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.     

钢板带加强型型钢混凝土低矮剪力墙抗震性能试验研究

为进一步改善一字型内置竖向型钢混凝土低矮剪力墙的抗震性能,设计和完成了2个剪跨比为1.0的钢板带加强型内置竖向型钢混凝土低矮剪力墙低周往复水平加载试验,并与1个未设置钢板带的内置竖向型钢混凝土低矮剪力墙进行对比分析。试验结果表明：钢板带的设置使剪力墙的水平承载力有显著提升,极限位移角提高20%左右,满足了相关规范极限位移角大于1/100的要求;钢板带的设置使试件破坏模式发生变化,总耗能有大幅度提升;钢板带的设置要适度,不能过强,以免形成新的薄弱区。     

利用蝴蝶形钢板剪力墙耗能的自复位结构体系研究

应用ANSYS软件对利用蝴蝶形钢板剪力墙耗能的自复位结构体系进行了有限元模拟,主要研究了钢绞线预拉力值、蝴蝶板厚度、蝴蝶板中开缝区短柱高厚比L／t、蝴蝶板中开缝区短柱宽厚比撕等参数对结构自复位能力、承载力、抗侧刚度、耗能能力以及延性性能的影响。分析结果表明,通过合理的参数设计,利用蝴蝶形钢板剪力墙耗能的自复位结构体系能够把塑性变形集中在蝴蝶板中,使框架梁柱处于弹性状态,在地震作用后没有残余变形,能够方便快速地修复;并且拥有较高的抗侧刚度、承载力,较强的耗能能力和较好的延性性能。钢绞线初始预拉力值对结构复位能力影响较大,蝴蝶板厚度以及蝴蝶短柱高厚比、宽厚比对结构抗侧刚度、承载力、耗能能力以及延性影响较大。     

不同屈服点薄钢板剪力墙的受力性能研究

采用有限元软件ABAQUS 6.10对薄钢板剪力墙屈服点为235 N/mm2和345 N/mm2的钢框架-薄钢板剪力墙进行了非线性数值分析,对二者的承载力、刚度、剪力分配、滞回性能及延性等进行了研究.结果表明:薄钢板剪力墙屈服点对初始承载力、刚度和剪力分配影响很小;当薄钢板剪力墙屈服后,其屈服点越高,承载力和刚度亦越大,钢板剪力墙承担的剪力越多;高屈服点薄钢板剪力墙会增加受压柱的负担,使其屈曲位置上移,降低对薄钢板剪力墙的有效锚固;加载初始阶段,低屈服点薄钢板剪力墙先于高屈服点薄钢板剪力墙屈服耗能;达到理想破坏的钢框架-薄钢板剪力墙具有很好的延性.     

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．     

安装软钢阻尼器的钢框架结构抗震性能研究

为探讨安装极低屈服点软钢阻尼器的钢框架结构抗震性能,对地震观测用的三层钢框架结构实施了拟动力试验,输入的地震波为该结构历年的地震观测记录．本次拟动力试验选用了4个地震波记录,分安装阻尼器和未安装阻尼器两种情况共计进行了8次试验．试验结果表明,软钢阻尼器可以有效地减小结构的地震反应,结构地震反应的试验结果和观测结果具有良好的一致性。     

短端板节点钢框架内填RC墙结构循环荷载试验研究

通过1榀两层单跨1∶3比例短端板连接的钢框架内填RC墙结构(简称PSRCW)循环荷载试验研究,介绍了PSRCW结构的破坏形态和破坏过程,分析了结构的滞回性能、刚度退化、延性、耗能、节点转动能力等.试验结果表明:PSRCW结构承载力高,抗侧刚度大,但耗能、变形和延性性能一般.在整个试验过程中,试件刚度退化均匀缓慢.试件中与钢梁相连的抗剪栓钉疲劳断裂后,内填墙转为主对角斜压传力.峰值荷载过后,承载力衰减较快,但仍具备较高的残余承载力,可作为第二道抗震防线.短端板节点具有良好的转动能力和抗拉能力,可避免半刚性节点的受拉破坏.