钢框架短肢组合钢板剪力墙结构优化分析

钢框架短肢组合钢板剪力墙结构是一种适用于小高层的建筑新型框架剪力墙结构,它具有良好的抗震性能。以影响结构抗震性能的内嵌钢板宽厚比、面外墙板约束及钢板边界约束等4个因素进行了分析。通过总结各影响因素,进行了结构单元动力响应的数值模拟分析,提出了组合钢板剪力墙与钢框架的合理抗侧刚度比及合理的内嵌钢板剪力墙宽厚比。优化后的结构模型试验证明:当钢框架短肢组合钢板剪力墙结构中各构件在整个结构中达到最优设计,同时抗侧刚度比在0.42~0.45之间时,结构整体具有较高的水平承载能力,良好的抗震和耗能能力。最后提出了钢框架短肢组合钢板剪力墙的优化设计建议。     

基于ANSYS的带暗柱短肢剪力墙体系的弹塑性分析

运用ANSYS有限元原理对带暗柱短肢剪力墙结构进行了弹塑性分析。并分析了影响短肢剪力墙受力的各种因素：墙肢肢厚比、混凝土强度等级、连梁跨高比、轴压比等对短肢剪力墙承载能力和变形能力的影响。分析结果表明不同的因素对短肢剪力墙结构会产生不同程度的影响。短肢剪力墙截面肢厚比在6.5左右时,承载能力和变形能力较高。     

肢厚比对短肢剪力墙弹塑性性能的影响

针对钢筋混凝土短肢剪力墙结构的实际情况,以有限元分析软件ADINA8.0为工具,用其中的三维梁单元来模拟短肢剪力墙结构的连梁和墙肢,建立了一种宏观简化有限元分析模型,并应用所建模型对短肢剪力墙结构的抗震性能进行了分析,对肢厚比影响短肢剪力墙结构受力性能做了探讨,并提出一些建议。     

短肢剪力墙的结构设计

介绍了短肢剪力墙的特点以及结构设计的一般规定,如结构布置,轴压比限值,肢厚比限值,连梁跨高比限值和抗震等级划分,对短肢剪力墙的受力性能以及配筋计算进行了分析,最后提出了短肢剪力墙设计建议,供结构设计参考。     

养老建筑组合钢板剪力墙结构的抗震性能研究

对经过结构优化的钢框架短肢组合钢板剪力墙进行承载能力和抗震性能研究,并与常规钢框架短肢组合钢板剪力墙对比件进行对比。结果表明,经过结构优化的钢框架短肢组合钢板剪力墙试验件具有较高的水平承载能力以及良好的抗震和耗能能力;与常规钢框架短肢组合钢板剪力墙对比件相比,结构优化后的试验件延性比提高了8.5%、弹性抗侧刚度约提高了49.2%、耗能能力比增幅为61%,同时还具有较高的屈服载荷和极限载荷。经过结构优化后的组合钢板剪力墙试验件的抗震效果更好,通过结构优化的方法来提升钢框架短肢组合钢板剪力墙结构的抗震性能和耗能能力是可行的。     

钢筋混凝土异形柱框架-短肢剪力墙结构参数分析

针对异形柱框架-短肢剪力墙这种新型结构体系,采用动力和静力弹塑性分析方法,系统研究了罕遇地震下轴压比、短肢墙纵向配筋率及墙体截面高厚比等参数对整体结构抗震性能的影响．研究结果表明,该结构体系的抗震能力及延性随着底层墙、柱轴压比的减小,短肢墙配筋率的增大而显著提高;墙体截面高厚比不仅是结构体系的评判标准,也是影响结构延性的一个重要参数．通过参数分析,为异形柱框架-短肢剪力墙结构的合理设计提供了参考和依据．     

短肢PEC组合剪力墙的数值模型及公式拟合

PEC组合剪力墙是一种新型装配式剪力墙,具有承载力高、延性好、构造简单等优点。首先,基于纤维模型、部分约束混凝土及钢材的精确本构关系,研究了短肢PEC组合剪力墙弯曲变形及剪切变形的计算方法,在此基础上编制了短肢PEC组合剪力墙荷载-位移曲线的数值计算程序,并通过与已有试验及有限元分析结果的对比验证了该程序的准确性。然后,基于该程序对6480个不同截面参数的剪力墙进行了数值计算,分析了轴压比、剪跨比、含钢率、材料强度等关键参数对PEC组合剪力墙等效抗弯刚度和极限位移角的影响,拟合了短肢PEC组合剪力墙等效抗弯刚度及极限位移角的计算公式。对拟合公式的统计分析表明,等效抗弯刚度和极限位移角的计算公式满足精度要求,可用于指导短肢PEC组合剪力墙的设计。最后,基于规范对剪力墙结构弹塑性位移角限值的规定,提出了短肢PEC组合剪力墙轴压比限值的计算公式。     

T形短肢剪力墙的延性分析

基于有限元原理分析了混凝土强度等级、轴压比、翼缘宽度和墙肢截面配筋率对T形短肢剪力墙构件延性性能的影响。结果表明:翼缘可以大大改善T形短肢剪力墙的延性性能,增加短肢剪力墙在地震作用下的耗能能力,在设计和墙体的侧移计算中应考虑翼缘的参与作用,翼缘的宽度可取大于8倍翼缘的厚度;随着轴压比的增加,结构的延性性能降低;在混凝土强度等级为C30～C40和配筋率为0.012～0.016时,结构的位移延性相对较好。故在工程设计中,应合理选择这些参数,使短肢剪力墙具有良好的延性,增强结构的抗震能力。     

高层建筑短肢剪力墙结构设计的探讨

以实际工程为例,对高层建筑短肢剪力墙结构设计进行了探讨,对结构选型问题、剪力墙数量问题、结构布置问题等进行了分析,对异形柱和短肢剪力墙框架结构的经济性和适用性进行了分析和比较。实践证明,端肢剪力墙结构具有良好的经济性和安全性。     

短肢钢管束组合墙受力性能参数影响分析

短肢钢管束组合墙由U型钢及混凝土组成,肢长较短,介于钢管束组合柱与剪力墙之间。对此种新型短肢钢管束组合墙受力性能进行研究,建立了短肢钢管束组合墙的有限元模型,将结果与短肢钢管束组合墙在反复荷载作用下试验所得的结果进行比较,验证了该模型的准确性。在此基础上,通过改变构件的钢板厚度、混凝土强度、钢板强度、轴压比、剪跨比、U型钢尺寸(加劲肋板数)参数,进行有限元模拟。分析结果表明:短肢钢管束组合墙荷载-位移滞回曲线饱满,没有明显的捏缩现象;钢板厚度、剪跨比对构件承载力影响很大,混凝土强度、钢板强度、轴压比对构件承载力有一定影响;短肢钢管束组合墙延性受混凝土强度、钢材强度、轴压比的影响,在轴压比增大到0.5以上时短肢组合墙延性显著降低。     

竖波钢板组合剪力墙等效塑性铰长度研究

竖波钢板组合剪力墙因内嵌波形钢板的几何形状优势，表现出良好的抗震性能。在基于性能的抗震设计要求下，竖波钢板组合剪力墙等效塑性铰长度的确定对合理评估其塑性变形能力至关重要，但国内外已有公式均难以体现其复杂的组合作用，有待提出针对性的简化计算式。基于课题组前期试验成果，通过对竖波钢板组合剪力墙试验破坏现象和受力机理的分析，采用OpenSEES软件，建立有限元模型。扩展研究波形钢板几何参数、约束边缘H型钢柱、分布钢筋配置、混凝土强度、设计轴压比以及剪力墙高宽比等参数对等效塑性铰长度的影响规律，发现使用波形钢板含钢率可以更有效地反映波形钢板几何参数对等效塑性铰长度的影响，而混凝土强度和分布钢筋配箍率与等效塑性铰长度呈负相关。通过理论分析和推导提出多参数控制的竖波钢板组合剪力墙等效塑性铰长度简化计算式，该式适合于估算竖波钢板组合剪力墙的塑性变形能力，可以用于该类剪力墙的弹塑性分析。     

三边约束组合钢板剪力墙单元抗震性能试验研究

提出一种适用于钢框架结构体系的新型组合钢板剪力墙单元,它由三边固接一边弹性约束的钢板和预制水泥基覆板组合而成。通过三种钢板宽厚比的纯钢板剪力墙和组合钢板剪力墙共6个试件的静力加载试验,考察宽厚比对三边约束钢板受剪承载力的影响,同时考察分析预制水泥基覆板对内嵌钢板的屈曲承载力和受剪承载力的影响。试验结果表明：宽厚比决定了钢板初始抗侧性能和屈曲模态;预制水泥基覆板对提高剪力墙单元受剪承载力和钢板屈曲承载力有一定帮助;通过有效抑制内嵌墙板的面外屈曲,可以提高组合钢板剪力墙单元的抗震性能。     

钢桁架混凝土组合剪力墙抗震性能试验研究

采用型钢桁架代替钢筋配置在剪力墙中形成钢桁架混凝土组合剪力墙（以下简称“桁架剪力墙”）,该剪力墙兼具钢结构延性好和混凝土结构受剪承载力高的优点,且能够克服钢结构耐腐蚀、耐火性能较差的缺点,其通过钢桁架替代钢筋更有利于装配化施工。对4个剪跨比为1.65的钢桁架剪力墙进行拟静力试验,通过试验得到的滞回曲线、骨架曲线和刚度退化曲线等,研究了不同轴压比（0.21和0.26）和不同抗剪键（短钢筋抗剪、短钢筋和栓钉共同抗剪）对剪力墙抗震性能的影响。采用有限元软件ABAQUS对钢桁架剪力墙进行参数分析,进一步考察了轴压比（0.2、0.3和0.4）、桁架竖杆含钢率（1.43％、2.09％和2.71％）和腹杆含钢率（1.37％、2.02％和2.64％）对其受剪性能的影响,并提出剪力墙受剪承载力计算公式。研究结果表明：当轴压比大于0.3时,随着轴压比的提升,剪力墙的受剪承载力有下降的趋势;钢桁架设置抗剪键对于剪力墙的受剪承载力影响不大,但能提高剪力墙的刚度和耗能能力;钢桁架竖杆含钢率对剪力墙受剪承载力有较大提升作用,而桁架腹杆含钢率对剪力墙受剪承载力的提升作用较小。计算钢桁架-混凝土剪力墙的受剪承载力时,可不考虑腹杆受压时平面外的失稳问题。     

带T形加劲肋双钢板组合剪力墙数值模拟研究

采用OpenSees软件对带T形加劲肋双钢板组合剪力墙的低周反复荷载试验进行了数值模拟,并通过与试验结果的对比验证了数值模拟的可靠性。在此基础上,通过数值模拟对影响该类组合剪力墙抗震性能的轴压比、剪跨比、钢板厚度等主要参数进行了分析。结果表明,增大剪力墙的轴压比会使承载力略微提高,但也会使后期刚度退化加快。剪跨比的增大会使剪力墙加载刚度和水平峰值荷载大幅减小,位移延性系数和等效黏滞阻尼系数也相对减小。增加外包钢板尤其是端部钢板的厚度,剪力墙承载力和耗能能力会显著提高。     

全加劲两侧开缝钢板剪力墙弹性屈曲研究

采用有限元方法对全加劲两侧开缝钢板剪力墙在面内水平荷载作用下的弹性屈曲临界荷载、屈曲模态进行了研究。对影响其弹性屈曲性能的参数进行了分析,包括两侧和中部加劲肋与墙板的刚度比、两侧和中部加劲肋宽厚比以及墙板高厚比和边长比。给出了全加劲两侧开缝钢板剪力墙加劲肋的弹性屈曲设计参考公式,为开缝钢板剪力墙的应用提供依据。     

内置钢板与内置钢桁架混凝土组合剪力墙抗震性能对比研究

通过对2组内置钢板混凝土组合剪力墙和内置钢桁架混凝土组合剪力墙拟静力试验的模拟,确定计算模型的建立方法,并选取2片相同含钢率的内置钢板混凝土组合剪力墙和内置钢桁架混凝土组合剪力墙模型进行侧向低周反复荷载作用下的计算分析,对比了2片剪力墙模型的承载力、刚度及其退化过程、延性、耗能及滞回特性,并选取实际工程为算例,对采用两种组合剪力墙的整体结构从抗侧刚度、破坏模式、层间位移角、位移时程及塑性发展等方面进行了抗震性能的对比。研究结果表明：对于构件层次,随着墙体高宽比的增大,内置钢板混凝土组合剪力墙的承载力、耗能能力及延性逐渐优于内置钢桁架混凝土组合剪力墙;对于结构层次,当墙体高宽比较大时,采用内置钢板混凝土组合剪力墙结构的抗震性能要优于采用内置钢桁架混凝土组合剪力墙的结构。     

钢筋混凝土带暗支撑L形截面短肢剪力墙抗震性能试验研究

钢筋混凝土短肢剪力墙结构是一种新型的中高层住宅结构体系,已有较多的工程应用,但是短肢剪力墙的抗震性能较差,如何提高短肢剪力墙的抗震性能是目前工程界十分关注的问题。本文提出了带暗支撑短肢剪力墙结构,通过1/2缩尺的墙肢截面高厚比分别为5.0、6.5、8.0的3个L形截面带暗支撑短肢剪力墙和3个L形截面普通短肢剪力墙模型抗震性能试验的对比研究,分析了L形截面短肢剪力墙的破坏特征、承载力、刚度及其衰减过程、延性及滞回特性。试验表明,带暗支撑L形截面短肢剪力墙比普通L形截面短肢剪力墙的抗震性能明显提高。     

钢骨混凝土连梁联肢剪力墙抗震性能试验研究及有限元分析

国内已有部分超高层建筑结构采用钢骨混凝土连梁联肢剪力墙,但现行规范尚未对其钢骨含钢率等控制参数给予明确规定。为此,对不同含钢率的钢骨混凝土连梁联肢剪力墙进行了低周反复荷载试验研究、ABAQUS有限元模拟以及变参数分析。分析结果表明：钢骨混凝土连梁联肢剪力墙试件的破坏模式、水平承载力、变形能力和耗能能力明显优于钢筋混凝土连梁联肢剪力墙;由ABAQUS参数分析结果可知,钢骨含钢率应控制在4%~8%之间,且宜增加连梁钢骨腹板的面积。     

改进型组合钢板剪力墙有限元分析与研究

为改进型组合钢板剪力墙设计了合理的有限元模型,对纯钢板和3种不同混凝土板厚度以及3种跨高比的组合墙进行了有限元对比模拟分析.结果表明：两侧混凝土板对组合墙的承载力影响不大但可提高其后期刚度,并可有效限制钢板的出平面屈曲;同时,随着跨高比的增大,结构整体承载力有所提高.在此基础上,比较了几组模型的抗剪承载力性能,以及预制墙板对其屈曲荷载的影响,并给予建议的简化模型.可以看出,改进型组合钢板剪力墙有较好的延性以及耗能性能,能充分利用材料的性能.     

两边连接钢板-混凝土组合剪力墙抗震性能试验研究及有限元分析

对两边连接钢板-混凝土组合剪力墙和两边连接钢板剪力墙进行了拟静力试验,研究了组合剪力墙在反复荷载作用下的力学性能,分析了混凝土板对组合剪力墙承载力和耗能能力的影响。采用有限元软件ANSYS分析了两边连接钢板-混凝土组合剪力墙的力学性能。研究结果表明：钢板剪力墙和组合剪力墙均表现出良好的延性;组合剪力墙中混凝土板的存在明显提高了其承载力和耗能能力,有效限制了钢板的平面外屈曲变形;在文中分析的参数范围内,当混凝土板厚度超过一定限值时能有效限制钢板的平面外变形,两边连接钢板 混凝土组合剪力墙的承载力主要与跨高比有关,随着跨高比的增加,组合剪力墙的承载力逐渐提高。