钢筋混凝土剪力墙塑性铰长度计算模型研究

钢筋混凝土剪力墙塑性铰长度对剪力墙延性和耗能能力有重要影响,而已有的剪力墙塑性铰长度计算模型给出的主要影响因素各有不同。为了准确确定剪力墙塑性铰长度的主要影响因素,选取88片不同配筋参数下剪力墙的分析模型,用有限元分析软件ABAQUS系统地分析不同剪跨比、轴压比和配筋率对塑性铰长度的影响,进而用MATLAB软件回归分析单一因素对塑性铰长度影响,在此基础上,进一步拟合提出了多参数综合影响下的塑性铰长度计算模型。与已有的剪力墙试验数据进行对比,拟合的模型计算所得的极限位移相对误差在15%以下,计算结果与试验结果吻合良好。     

带竖缝钢板剪力墙滞回性能有限元分析

阐述了带竖缝钢板剪力墙是一种新型的抗侧力构件,具有良好的结构性能,通过ANSYS对其进行有限元模拟分析,分析了其滞回性能,并与试验结果进行比较,分析其产生误差的原因,指出设计时应注意的问题。     

组合钢板剪力墙抗震优化设计探讨

本文运用有限元软件ANSYS对两边连接组合钢板剪力墙进行非线性分析,研究其抗震优化设计。在建立了有限元模型的基础上,分析有限元模型结果,结合组合墙的能力设计法,提出抗震优化设计的流程和要求。     

圆形钢筋混凝土桥墩等效塑性铰长度

基于桥墩极限位移三分量模型,从弯曲、剪切和纵筋滑移变形等三方面分析了桥墩塑性铰长度的主要影响参数;通过40个圆形钢筋混凝土桥墩试验数据的分析,建议了桥墩塑性铰长度的理论公式及经验公式;并对建议及各规范的塑性铰长度公式进行了模型桥墩、足尺桥墩和实桥桥墩的验证。结果表明：钢筋混凝土桥墩塑性铰长度主要随墩高、截面高度、材料特性参数（fydb/fc′）及纵筋率的增大而增大,与轴压比、配箍率等关系不大;与试验结果相比,就平均意义而言,各国规范塑性铰长度计算结果偏于安全,但均有较大的离散性,日本JRA规范最为保守,中国《公路桥梁抗震设计细则》（JTG/T B02-01—2008）较美国Caltrans规范及欧洲Eurocode8规范保守;建议的塑性铰长度理论公式与日本JRA规范相当,建议的塑性铰长度经验公式在平均意义上与美国Caltrans规范及欧洲Eurocode8规范一致,但具有较小的变异系数和较高的保证率,优于其他公式。     

塑性铰长度经验公式的比较研究

总结了国内外学者们提出的受弯构件和压弯构件塑性铰长度经验公式,用收集到的试验数据比较了这些经验公式本身的取值规律,比较了几个压弯构件塑性铰长度经验公式和常用公式用于构件延性计算时的取值规律,以便为使用者提供参考。     

带竖缝钢板剪力墙的抗震性能分析

带竖缝钢板剪力墙是新世纪以来的新型抗侧力的结构,具有良好的经济效益和结构性能。本文通过分析钢结构,重点探讨了带竖缝钢板剪力墙及其抗震性能。     

带竖缝钢板剪力墙的抗震性能分析

带竖缝钢板剪力墙是新世纪以来的新型抗侧力的结构,具有良好的经济效益和结构性能。本文通过分析钢结构,重点探讨了带竖缝钢板剪力墙及其抗震性能。     

组合钢板剪力墙分层浇筑模拟及温度场分析

由于雄安新区创新研究院科研园区项目钢板混凝土组合剪力墙高度较高,并且要求普通混凝土强度等级达到C50及以上,混凝土下落高度过大,易产生离析现象,影响工程质量,所以采取逐层浇筑、逐层振捣的施工方式进行模拟。该方法下,墙体温度场无法通过理论计算得出,故基于ABAQUS2021进行有限元模拟,编写Hetval子程序对混凝土水化放热过程进行精确模拟,得到了分层浇筑措施下组合钢板剪力墙的混凝土水化放热温度场,为工程顺利完工交付提供了技术支持。     

矩形钢管混凝土框架的塑性铰长度研究

为了研究矩形钢管混凝土框架的抗震性能和塑性铰长度,对四榀由方钢管混凝土柱-矩形钢管混凝土梁组成的单层单跨钢管混凝土框架结构进行了拟静力试验研究和非线性有限元分析,得到了该类框架的破坏模式、框架梁柱塑性铰的长度范围及其发生规律。研究结果表明:所有矩形钢管混凝土框架均表现出"强柱弱梁"的破坏机制,滞回曲线为较饱满的梭形,具有良好的延性性能;梁、柱端塑性铰中心出现在距离环板和加劲肋h/4~h/2的位置,塑性铰长度约为100mm。对试验研究、理论分析和数值模拟得到的塑性铰长度进行了对比,结果吻合较好,说明选用的塑性铰长度计算方法适用于矩形钢管混凝土框架。     

Seismic performance of corrugated steel plate concrete composite shear walls

In this paper, composite shear walls with different encased steel plates (flat, horizontal corrugated, and vertical corrugated) were tested and simulated by Abaqus to investigate the seismic behavior of corrugated steel plate concrete composite shear walls (SPCSWs). The failure characteristics, deformation and energy dissipation capacity, and stiffness and bearing capacity of the structures under low‐frequency cyclic load were analyzed, and indexes of the seismic performance were obtained. The formulas of the shear‐bearing capacity of steel plate concrete composite shear walls are suggested, and the shear‐sharing ratio of each member is obtained. According to the obtained results, corrugated steel plates can bond with concrete well, and the bearing capacity of the vertical corrugated SPCSW are higher than that of the horizontal corrugated SPCSW. Compared with flat SPCSW, corrugated SPCSW has higher initial stiffness and lateral stiffness, better ductility and energy dissipation ability, and the degradation of bearing capacity and stiffness is slower. The shear‐sharing ratio of a steel plate is larger than that of reinforced concrete in the flat SPCSW and the vertical corrugated SPCSW, the shear force shared by steel plate and reinforced concrete in horizontal corrugated SPCSW is basically the same.     

竖向波形钢板-混凝土组合剪力墙的抗震韧性试验研究

为了克服传统剪力墙的不利受损形态,提升剪力墙的抗震韧性,设计了方钢管混凝土作为边缘约束构件的竖向波形钢板-混凝土组合剪力墙CPCSW,并进行了拟静力试验,在罕遇地震作用下剪力墙层间位移角达到弹塑性层间位移角规范限值时,该剪力墙满足相关规范的抗震要求且克服了剪力墙墙身剪切开裂及墙趾压溃的震害,但边缘约束构件下部拉应力较大...     

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。     

开洞波形钢板剪力墙受剪承载力及耗能能力分析

为明确波形钢板剪力墙不发生屈曲的界限条件并分析开洞对其承载力及耗能能力的影响,基于波形钢板剪切屈曲理论推导其屈曲应力计算式,并采用数值分析及变形等级划分方法得到约束刚度比取值范围,由此提出波形钢板剪力墙不发生屈曲的界限条件为屈曲应力大于剪切屈服应力且约束刚度比大于3。通过对比开洞模型的变形等级计算参数,验证界限条件对开洞波形钢板墙的适用性,建立有限元模型研究钢板墙高宽比、钢板厚度、开洞率、洞口高宽比及洞口位置对波形钢板墙承载力及耗能能力的影响。结果表明：钢板高宽比越小、板厚越大,开洞对其承载力及耗能能力的削弱程度越大,洞口高宽比在0.33～0.5之间时开洞波形钢板墙的承载力及耗能最大,中心开洞时的最小。基于波形钢板剪力墙全截面剪切屈服的受力机理对其受剪承载力和塑性耗能计算式进行推导,并通过拟合得到考虑洞口参数影响的开洞波形钢板剪力墙受剪承载力及耗能折减系数计算式;通过9组不开洞模型和30组不同洞口尺寸及位置的开洞模型对计算式的有效性进行验证。结果表明计算值与模拟值的误差均在15%以内,适用于满足无屈曲界限条件的开洞波形钢板剪力墙。     

Analysis on shear capacity and energy dissipation of corrugated steel plate shear wall with openings

为明确波形钢板剪力墙不发生屈曲的界限条件并分析开洞对其承载力及耗能能力的影响，基于波形钢板剪切屈曲理论推导其屈曲应力计算式，并采用数值分析及变形等级划分方法得到约束刚度比取值范围，由此提出波形钢板剪力墙不发生屈曲的界限条件为屈曲应力大于剪切屈服应力且约束刚度比大于3。通过对比开洞模型的变形等级计算参数，验证界限条件对开洞波形钢板墙的适用性，建立有限元模型研究钢板墙高宽比、钢板厚度、开洞率、洞口高宽比及洞口位置对波形钢板墙承载力及耗能能力的影响。结果表明：钢板高宽比越小、板厚越大，开洞对其承载力及耗能能力的削弱程度越大，洞口高宽比在0.33~0.5之间时开洞波形钢板墙的承载力及耗能最大，中心开洞时的最小。基于波形钢板剪力墙全截面剪切屈服的受力机理对其受剪承载力和塑性耗能计算式进行推导，并通过拟合得到考虑洞口参数影响的开洞波形钢板剪力墙受剪承载力及耗能折减系数计算式；通过9组不开洞模型和30组不同洞口尺寸及位置的开洞模型对计算式的有效性进行验证。结果表明计算值与模拟值的误差均在15%以内，适用于满足无屈曲界限条件的开洞波形钢板剪力墙。     

Numerical study on structural performance of corrugated steel plate shear wall with different yield points steel

As a new type of lateral load-resisting system in SPSW systems, corrugated SPSWs (CSPSWs) have been gradually researched and applied. Corrugated plates offer various advantages over flat plates including higher energy dissipation capacity, ductility, out-of-plane stiffness, and improved buckling stability. For seismic control and isolation techniques, low yield point (LYP) steels (LY100, LY160, and LY225) are the reliable and ideal energy-dissipating materials. The low yield point CSPSWs combine high energy-consuming materials with high-performance structures to provide a better solution for ductile and seismic resistance of high-rise and super tall buildings. Currently, there are no design codes addressing the seismic performance of LYP corrugated steel plate shear walls (CSPSWs). This study investigates cyclic behavior and energy dissipation performance of corrugated steel plate yield point (100, 160, 225, 235, and 345 MPa) of different thickness CSPSWs and determine the plate yield point that provides the optimum performance. Results and findings of this study reveal that compared with the ordinary yield strength corrugated steel plates, the low yield point CSPSWs have a larger safety factor of lateral bearing capacity, a fuller hysteresis curve, a strong energy dissipation coefficient, a larger ductility coefficient and a smaller fluctuation range of strength degradation coefficient, and better strength stability. The initial equivalent stiffness of CSPSWs with different yield strengths is the same.     

半刚性连接钢框架-钢板剪力墙结构抗震性能试验研究

通过对半刚性连接框架-钢板剪力墙结构在水平反复荷载作用下的试验研究,得到了结构的滞回曲线、延性指标、水平刚度、梁柱应变、转角及各关键部位的变形。从耗能能力、刚度退化、承载力、延性等方面分析该种结构的抗震性能和耗能机理;依据应力分布、梁柱转角研究半刚性节点与钢板剪力墙的相互影响效果;分析结构的内力转换和破坏模式。结果表明：该结构具有良好的延性和耗能性能;半刚性节点在反复荷载作用下没有明显变形,节点刚度退化小,框架和钢板剪力墙协同工作良好;梁柱半刚性连接弱化了结构的整体刚度,框架自身承担的水平荷载有限;破坏模式为内填钢板剪力墙局部撕裂,拉力带作用明显,钢框架柱脚及梁柱半刚性连接部位形成塑性铰,框架整体呈弯曲破坏模式。图12表4参10     

Concrete panel thickness demand for the design of composite steel plate shear wall

Composite steel plate shear walls (C‐SPWs) are composed of an infill steel plate and reinforced concrete encasements. With an adequate thickness, the concrete encasement can effectively prevent the premature buckling of the infill steel plate. Researchers have provided nonconservative concrete thickness demands through analyses of approximate elastic buckling, for which the analytical model is too simplistic to simulate C‐SPW buckling. In this paper, the buckling of C‐SPW is addressed using a nonlinear finite element method. To assist this method, a formula for the buckling strength of C‐SPW is theoretically developed. Utilizing the results of nonlinear finite element analysis on C‐SPW, the effects of concrete panel thickness, concrete elastic modulus, infill steel plate thickness, panel aspect ratio, and stud spacing on the infill steel plate buckling are analyzed, and the critical drift ratio corresponding to the buckling of the infill steel plate is obtained. According to the criterion that the C‐SPW will not buckle until its drift ratio achieves the drift limit (0.4%), the minimum concrete panel thicknesses demands are captured from finite element analysis. Fitting these predicted minimum concrete thicknesses, an available formula is proposed for the concrete thickness demand in the design of C‐SPW.     

钢板混凝土组合剪力墙轴压比影响研究

钢板混凝土组合剪力墙的抗震性能与轴压比关系密切。采用Marc有限元软件对不同轴压比的钢板混凝土组合剪力墙进行了弹塑性分析,以考察轴压比对钢板混凝土组合剪力墙的抗侧刚度、滞回性能、耗能能力、变形能力以及承载力的影响,并对其分析模型进行了试验验证。研究结果表明：钢板混凝土组合剪力墙正截面承载力随轴压比变化,当轴压比为0.4时,承载力达到最大值;当轴压比在0.2～0.4范围时,钢板混凝土组合剪力墙变形能力最大,耗能能力最强;当轴压比超过0.6时,其变形能力下降,延性减小,耗能能力减弱;轴压比对钢板混凝土组合剪力墙的初始刚度有一定影响,伴随着往复加载,墙体抗侧刚度不断减小。研究中为了验证有限元分析结果的可靠性,进行了钢板混凝土组合剪力墙压弯受力缩尺模型试验。有限元数值模拟结果与缩尺模型试验结果比较接近,而按照JGJ 138-2012《组合结构设计规范》（报批稿）和纤维模型计算得到的钢板混凝土组合剪力墙正截面承载力偏于保守。为了保证钢板混凝土组合剪力墙良好的抗震性能,在实际工程中构件的轴压比设计值不宜过高。