超薄加劲钢板剪力墙受剪性能试验研究及数值分析

对于超薄加劲钢板剪力墙,由于钢板超薄,采用传统焊接工艺将导致严重的焊接变形,故需要采用改进焊接工艺,即将钢板墙在加劲肋处断开,进行弯折组合后焊接并形成加劲肋。为研究采用改进焊接工艺完成的超薄加劲钢板剪力墙的受剪性能,进行了足尺试件的受剪性能试验,研究了钢板墙的受剪破坏形态、滞回特性、承载能力及耗能能力等,验证了在竖向加劲肋位置采用的改进连接构造及焊缝工艺满足受剪承载力要求,并对不同钢柱截面、不同墙宽高比对钢板墙受剪性能的影响进行了对比分析。结果表明：采用改进工艺的钢板剪力墙满足受剪承载力要求且具有稳定的耗能能力,随着钢柱截面积增大,钢板墙的侧移刚度、峰值荷载均有所增加,相应的极限位移、耗能能力有所下降;随着墙宽高比减小,钢板墙的侧移刚度、屈服荷载、峰值荷载均相应降低,相应的极限位移、耗能能力有所提高。采用通用有限元分析软件ANSYS对超薄加劲钢板剪力墙的受剪性能试验进行了数值模拟,有限元结果与试验结果总体吻合良好,有限元分析可以很好地模拟超薄加劲钢板剪力墙的全受力过程和破坏模式。     

波形钢板剪力墙内嵌钢板与墙趾可更换阻尼器刚度匹配关系研究

为了研究内嵌钢板与墙趾可更换阻尼器的刚度匹配关系对波形钢板剪力墙抗震性能的影响,设计了1个带阻尼器的钢板剪力墙试件,针对更换阻尼器前后的试件进行了两次拟静力加载。试验结果表明:阻尼器腹板厚度过大使内嵌钢板先于阻尼器腹板发生变形,导致剪力墙试件耗能能力不能充分发挥;降低阻尼器腹板厚度,可以提高剪力墙的耗能能力,但其承载力下降。证明内嵌钢板与阻尼器的刚度匹配关系对剪力墙的承载能力、耗能能力和延性等抗震性能有关键影响。为了探究两者的合理匹配关系,通过ABAQUS有限元软件建立32个模型进行数值模拟,通过改变阻尼器腹板厚度、内嵌钢板的波纹肋方向和钢板厚度来改变阻尼器与内嵌钢板的匹配刚度,对比数值分析结果和试验结果得出:有限元分析结果和试验结果吻合度较高,波纹肋沿水平方向使试件承载力下降较大;波纹肋沿竖直方向,内嵌钢板厚度和阻尼器腹板厚度分别为5,6 mm时,试件承载力较高、延性较好,抗震性能较好。     

新型十字加劲波纹钢板剪力墙滞回性能探究

已有研究发现:作为抗侧体系,波纹钢板剪力墙在抗侧刚度、承载能力和耗能能力方面均优于平钢板剪力墙.其缺点是由于在加载后期,波纹钢板应力分布不均匀而使其平面外变形较大,导致结构承载力和刚度严重退化.利用有限元软件ABAQUS建立全壳单元模型,提出了新型十字加劲波纹钢板剪力墙结构,并进行拟静力模拟试验.通过对比未加劲波纹钢板剪力墙,十字加劲波纹钢板剪力墙在屈服荷载、峰值荷载和耗能能力方面均得到有效提高;十字加劲肋的存在有效约束了内嵌波纹钢板平面外变形,缓减了后期结构承载力和刚度的严重退化.     

密肋槽钢修复薄钢板剪力墙抗震性能研究

薄钢板剪力墙的屈曲荷载低，在地震作用下会产生较大残余变形，影响二次抗震性能。为此提出锚固密肋槽钢的方法修复震后损伤钢板剪力墙，根据附加肋板的受力模型，推导了修复内嵌钢板所需肋条间距限值公式。为研究该公式的合理性及修复后结构的抗震性能，对一榀单跨双层薄钢板剪力墙施加了两阶段低周往复荷载，即第Ⅰ阶段加载至1/130位移角，以达到在该加载步模拟地震损伤的目的，之后安装密肋槽钢修复内嵌钢板；第Ⅱ阶段将修复加固后结构加载至破坏，研究其抗震性能变化。结果表明：加劲肋具有足够刚度，可以有效抑制内嵌钢板残余变形；修复后结构破坏模式合理，滞回曲线饱满，附加肋板可以有效提高其耗能能力；结构刚度及延性较高，刚度相较原结构提升14%，位移延性系数达到3.12，具有良好的变形能力。     

往复加载下十字加劲波纹钢板剪力墙的滞回性能分析

作为抗侧体系,波纹钢板剪力墙结构是一种通过利用内嵌钢板墙形成用来增强性能的钢板剪力墙结构体系.波纹钢板剪力墙与平钢板剪力墙相比,其侧向刚度、承载能力及耗能能力均更优秀,但在加载后期,其平面外变形过大,应力分布不均匀,导致结构承载力和刚度严重退化.为有效缓解上述缺陷,提出一种十字加劲波纹钢板剪力墙结构,十字加劲肋的存在,...     

侧边开洞 斜向槽钢加劲钢板剪力墙 结构抗震性能试验研究

为研究开洞形式及槽钢加劲肋对钢板剪力墙抗震性能的影响，对2个1/3缩尺的单跨双层侧边开洞-斜向槽钢加劲钢板剪力墙进行了低周往复荷载试验，得到了双侧开洞 交叉加劲钢板剪力墙和单侧开洞-多道斜向槽钢加劲钢板剪力墙的荷载-位移曲线、破坏特征、骨架曲线等，分析了两种钢板墙的承载能力、延性、退化特性以及耗能能力等性能。通过分析框架梁的受力情况，给出了考虑加劲肋作用的开洞处梁腹板最小厚度计算公式。试验结果表明，两种形式的槽钢加劲钢板剪力墙均有良好的抗震性能。双侧开洞 交叉加劲钢板剪力墙试件的滞回环饱满呈梭形；单侧开洞-多道斜向槽钢加劲钢板剪力墙试件在加载前期滞回曲线有“捏缩”现象，耗能梁段形成后“捏缩”现象消失。槽钢加劲肋能有效限制内填钢板的屈曲变形，加载过程中未发生扭转，避免加劲肋破坏导致加劲效果失效。双侧开洞 交叉加劲钢板剪力墙试件受槽钢加劲肋作用，中梁开洞处梁腹板承受剪力增大约30%。建议在开洞处梁腹板合理布置加劲肋，避免框架梁过早屈服影响整体结构性能的发挥。     

考虑竖向荷载的外包装饰层钢板剪力墙抗震性能试验研究

为研究实际钢结构住宅项目中钢板剪力墙最真实的抗震性能和外包装饰层的变形能力,设计了4榀足尺钢管混凝土框架-竖向加劲钢板剪力墙试验构件,对受竖向荷载作用下的钢板剪力墙试件进行了拟静力试验,对比研究了外包装饰层、竖向加劲肋布置方式对钢板剪力墙结构抗震性能的影响。研究结果表明：在竖向荷载和水平往复荷载共同作用下,钢板剪力墙试件仍具有较高的承载力,优良的耗能性能和延性。钢板剪力墙外包的砌体装饰层可提高钢板剪力墙在地震作用下的初始刚度与耗能能力,但会加快试件达到峰值荷载后承载力的退化,而对钢板剪力墙构件的峰值荷载、延性系数以及刚度退化并无显著影响。竖向加劲肋等距布置的钢板剪力墙峰值承载力略高于不等距布置的试件,而两种加劲肋布置方式对试件其他方面的性能影响较小。在试验和已有文献的基础上,提出了应用于该类贴砌式外包装饰层钢板剪力墙在地震作用下的有害位移角分级方法。     

钢板剪力墙低周反复荷载试验研究

本文进行了6个13比例钢板剪力墙的低周反复荷载试验,重点研究了钢板墙极限承载力和滞回性能,为钢板墙结构利用屈曲后强度及抗震设计提供试验依据;本试验揭示了边柱局部屈曲、加劲肋布置形式、加劲板刚度和板高厚比对钢板墙滞回性能的影响。试验结果表明,边柱不出现局部屈曲是钢板墙发挥极限承载力的重要保证;厚板和较强的加劲肋对提高钢板墙滞回曲线的饱满度和滞回环面积是有利的;三种钢板墙以交叉加劲板的承载力和滞回性能最佳,十字加劲板次之,钢板墙结构耗能能力依赖于钢板与边柱的弹塑性变形和钢板面外鼓曲变形。试验曲线与应用弹塑性大挠度有限元法计算的滞回曲线吻合良好;利用屈曲后强度的钢板墙受剪承载力,其试验值与本课题建议公式及有限元值计算结果基本一致。     

竖向荷载下加劲钢板剪力墙力学性能研究

对加劲钢板剪力墙试件在有限竖向荷载作用下进行了单向推覆加载试验,进行了力学性能研究,结果表明十字加劲钢板墙有很高的极限承载力和初始抗侧刚度,加劲肋能很好的抑制板的面外位移,竖向加劲肋的受力明显大于水平加劲肋。有限元分析表明,十字加劲肋能有效提高钢板墙的极限承载力和初始抗侧刚度;较小的竖向荷载对钢板墙的受力性能影响不大。     

侧边加劲两边连接钢板剪力墙滞回性能分析

两边连接钢板剪力墙侧边由于受压屈曲产生较大变形,削弱其承载力和耗能能力。在两侧边采取加劲措施可以增强两侧边的稳定性,并在一定程度上提高承载能力和耗能能力。采用ANSYS有限元软件对侧边理想加劲的两边连接钢板剪力墙进行滞回分析,研究在理想加劲情况下,加劲肋对两边连接钢板剪力墙受力模式、承载能力和耗能能力的影响。分析结果表...     

槽钢加劲钢板剪力墙受力性能研究

竖向槽钢加劲钢板剪力墙由内嵌钢板、边缘构件和墙板两侧对称布置的竖向槽钢加劲肋组成。槽钢加劲肋具有较高的抗弯、抗扭刚度,可为墙板提供有效的面外约束和轴向支撑作用。利用有限元分析软件ABAQUS对槽钢加劲钢板墙进行屈曲分析和静力弹塑性分析,研究槽钢距边缘构件距离、钢板宽厚比、高厚比、肋板刚度比和柱刚度对钢板墙及边缘构件力学性能的影响。结果表明,槽钢加劲肋至边缘构件的距离主要影响钢板墙的平面外变形,对钢板墙屈曲应力和承载力的影响较小。槽钢加劲肋可以有效提高墙板的屈曲应力。随着宽厚比和高宽比的减小,结构的承载力和刚度均显著提高。增大肋板刚度比可提高钢板墙的初始刚度和屈曲应力,肋板刚度比应大于20。为避免边框柱变形过大或过早破坏,边框柱应具有足够的刚度,增大柱刚度可以提高钢板墙的初始刚度,减缓墙板刚度的退化。     

盖板加强斜加劲钢板剪力墙受力性能

提出一种新型抗侧力体系——盖板加强斜加劲钢板剪力墙,运用有限元软件ANSYS15.0对斜加劲钢板剪力墙(DSW)、单侧盖板加强斜加劲钢板剪力墙(CSW-1)、双侧盖板加强斜加劲钢板剪力墙(CSW-2)结构进行单调加载、循环加载以及屈曲荷载研究,得到结构的荷载-位移曲线、滞回曲线、耗能能力、骨架曲线、屈曲系数、屈曲荷载等,对比分析了加强盖板斜加劲钢板剪力墙结构的受力性能。结果表明:单调加载条件下,加强盖板的存在提高了斜加劲钢板剪力墙的承载力和初始刚度,且双侧加强比单侧加强更优; 循环加载条件下,加强盖板使得盖板加强斜加劲钢板剪力墙的滞回曲线更加饱满,刚度退化更缓慢,表现出良好的延性,且双侧盖板加强效果比单侧加强效果明显; 斜加劲肋对内填钢板的平面外变形约束明显,盖板对加劲肋的平面外约束明显,可以在较小的用钢量下获得较大的弹性屈曲荷载增幅,是十分有效的加强方式,综合考虑加劲肋与加强盖板对结构弹性屈曲荷载的影响,建议肋板刚度比取30,盖板相似比取0.5。     

十字加劲肋钢板剪力墙低周反复荷载的试验

过去的几十年中,在世界范围内钢板剪力墙已经作为一种新型的抗侧力体系在高层建筑中得到了应用,已有大量试验针对在水平荷载作用下无加劲肋平面薄钢板剪力墙进行研究。对高厚比约为400,比例为1∶3的两个单层单跨十字加劲肋钢板剪力墙在低周反复荷载作用下的抗震性能进行研究,重点研究了钢板墙抗剪承载力、变形能力、破坏特征、构件延性和耗能能力等受力特性。试验结果表明:试件具有较大的初始刚度,并且具有很好的延性以及耗能性能。可为钢板墙结构利用屈曲后强度及抗震设计提供依据。     

半刚性框架-无黏结十字加劲钢板剪力墙结构低周往复荷载试验研究

通过对一榀几何比例为1∶3的两层单跨半刚性框架-无黏结十字加劲钢板剪力墙结构在低周往复水平荷载作用下的试验研究，得到了循环荷载下结构的滞回曲线及各关键部位的受力变形情况。分析其承载能力、破坏形式、耗能能力、刚度退化、承载力退化、延性等指标。在此基础上，分析了无黏结十字加劲内嵌钢板与半刚性框架的相互作用。结果表明：该结构具有良好的延性和耗能能力，安全储备高；半刚性框架与内嵌钢板协同工作良好；无黏结加劲构件的设计避免了焊缝的应力集中，降低了钢板墙在加工过程中对工艺的要求；加劲构件的设置改善了钢板墙的受力模式，提高了钢板墙体系的承载力及刚度，减轻了滞回曲线的“捏缩”现象。研究结果可为半刚性框架-无黏结十字加劲钢板剪力墙结构进一步的工程应用和理论研究提供参考。     

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。     

钢板剪力墙抗震性能试验研究

以天津国际金融会议酒店工程为背景对钢板剪力墙的抗震性能进行试验研究。完成了3个4层1∶5缩尺比例的钢板剪力墙试件的拟静力试验。试件主要变化参数包括墙板开洞和中柱设置。试件SPSW-1墙板开洞,试件SPSW-2墙板不开洞,试件SPSW-3带有中柱,且中柱一侧墙板开洞。在钢板剪力墙的墙板上布置了槽形和一字形两种截面形式的加劲肋。试验结果表明：钢板剪力墙结构具有良好的承载力、延性和耗能能力;开洞降低了钢板剪力墙结构的刚度和承载力;中柱提高了钢板剪力墙结构的刚度和承载力;加劲肋可增强钢板剪力墙结构的刚度和稳定承载力,开洞补强效应显著。     

铝合金框架T型件连接梁柱节点抗震性能研究

为研究铝合金框架T型件连接梁柱节点的抗震性能,对顶底T型件连接节点、柱间加肋顶底T型件连接节点和角型件连接对比节点进行循环往复加载试验,分析两类节点滞回性能、骨架曲线、延性、刚度退化和耗能能力等,通过有限元分析探讨轴压比、节点域厚度和连接件厚度等参数对节点抗震性能影响。研究结果表明,四组节点延性性能良好,其延性系数均在3.0以上,满足美国规范FEMA350延性设计要求。与角型件连接节点相比,T型件连接节点滞回曲线饱满,能量耗散系数高。柱间设置加劲肋可提高节点的安全储备。随着连接件厚度和节点域厚度的增加,节点极限承载力和刚度均有不同程度的提高,轴压比对节点承载力和刚度的影响较小。     

密肋槽钢修复薄钢板剪力墙抗震性能研究

薄钢板剪力墙的屈曲荷载低,在地震作用下会产生较大残余变形,影响二次抗震性能。为此提出锚固密肋槽钢的方法修复震后损伤钢板剪力墙,根据附加肋板的受力模型,推导了修复内嵌钢板所需肋条间距限值公式。为研究该公式的合理性及修复后结构的抗震性能,对一榀单跨双层薄钢板剪力墙施加了两阶段低周往复荷载,即第Ⅰ阶段加载至1/130位移角,以达到在该加载步模拟地震损伤的目的,之后安装密肋槽钢修复内嵌钢板;第Ⅱ阶段将修复加固后结构加载至破坏,研究其抗震性能变化。结果表明:加劲肋具有足够刚度,可以有效抑制内嵌钢板残余变形;修复后结构破坏模式合理,滞回曲线饱满,附加肋板可以有效提高其耗能能力;结构刚度及延性较高,刚度相较原结构提升14%,位移延性系数达到3.12,具有良好的变形能力。     

半刚接钢框架-十字加劲钢板剪力墙结构滞回性能研究

对一榀单跨两层半刚接框架-十字加劲钢板剪力墙结构进行水平反复荷载作用下的抗震试验研究,系统分析结构破坏模式和耗能机理,研究节点刚度与加劲墙体的相互影响效果,得到了承载力,延性,刚度和耗能能力等指标。试验结果表明:该种结构具有良好的延性和耗能性能,安全储备高;节点刚度退化小,内填钢板的设置缓解了节点区自身的延性要求,半钢框架和墙板协同工作良好;加劲肋的设置改善了钢板的实际受力,提高墙体的承载力及刚度,减轻了滞回曲线的捏缩现象,减小钢板噪音及震颤。结构破坏模式为加劲肋屈曲,内填钢板以小区格局部屈曲为主,伴随相关屈曲;框架柱脚及梁柱半刚性连接部位形成塑性铰;试件面内呈弯曲破坏模式,研究为该种结构体系的工程应用和理论分析提供依据。     

双层钢板混凝土组合剪力墙滞回性能研究

为研究双层钢板混凝土组合剪力墙的滞回性能,对4个剪跨比为2.5的组合剪力墙试件进行了拟静力加载试验;通过改变约束拉杆和加劲肋的间距,研究其在往复水平荷载作用下的破坏机理、滞回性能;选用地震分析软件OpenSees建立了双层钢板混凝土组合剪力墙的纤维模型,进行了低周反复荷载作用下的非线性分析。结果表明:该种剪力墙的破坏形态为墙底部截面钢板被压曲,核心混凝土被压碎的弯曲型破坏;在轴压比相同条件下,设置加劲肋试件的抗震性能优于设置约束拉杆的试件,且随着约束拉杆和加劲肋间距的减小,试件的变形能力增加,表现出较好的耗能能力;纤维模型计算得到的抗弯承载力、延性系数与试验值之间误差较小,纤维模型能较好地模拟剪力墙的抗震性能;随着轴压比的增大,剪力墙的极限承载力有所提高,而变形能力有明显的下降;随着混凝土强度的增加,剪力墙的承载力提高,变形能力减小;随着钢板厚度的增加,剪力墙的承载力和变形能力都明显增加。