半刚接钢框架-斜加劲钢板剪力墙结构体系抗震性能试验研究

在对一榀单跨两层半刚接框架-斜加劲钢板剪力墙结构低周反复荷载试验研究的基础上,分析结构框架梁、柱、半刚节点的局部力学性能及整体破坏模式,评价该种结构体系的抗震性能.结果表明:结构具有良好的塑性变形能力、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,半刚框架和墙板协同工作良好;框架柱兼受轴力和弯距共同作用,腹板参与抗剪,应力状态复杂.研究为该种结构体系的工程应用和理论分析提供了依据.     

钢框架内填预制钢筋混凝土剪力墙试验研究

为改进钢框架内填预制钢筋混凝土剪力墙的抗震性能,将耳板装置引入钢框架与内填墙的连接中。通过2个2层单跨钢框架内填预制钢筋混凝土剪力墙1/3模型试件的循环荷载试验,考察耳板连接装置的可靠性和内填墙裂缝的开展与结构变形能力,分析结构的破坏机理、滞回性能、刚度退化、变形及延性等,并对钢框架内填预制混凝土剪力墙体系与现浇混凝土剪力墙体系和带竖缝混凝土剪力墙体系进行对比。研究结果表明:抗剪连接件(U形筋)在梁柱节点上下耳板的帮助下未发生破坏,耳板连接装置具有可靠的工作性能;合理设计的钢框架内填预制钢筋混凝土剪力墙结构具有良好的延性。     

半刚性节点框架-钢板剪力墙结构抗震性能试验研究

为研究半刚性节点框架-钢板剪力墙结构的抗震性能,通过一榀1:3比例单跨3层半刚性节点框架-钢板剪力墙的拟静力试验,研究了半刚性框架与墙体的相互影响,探究了结构的破坏顺序和破坏模式,分析了结构的承载力,刚度,耗能能力等抗震性能指标.试验结果表明:该结构具有良好的耗能能力,半刚性节点框架和墙板协同工作良好,结构的破坏顺序为内嵌钢板屈曲、屈服—边缘构件屈服—内嵌钢板撕裂—边缘构件屈曲—节点转动—边缘构件弯扭失稳、节点塑性破坏.     

钢框架十字型刚性节点滞回性能分析与设计

为研究钢框架十字型刚性节点构件的滞回性能,以轴压比、H型钢柱腹板厚度、钢梁截面形式及加劲肋为参数,设计8组钢框架十字型刚性节点和1组T型刚性节点;基于简化的力学模型和材料的本构关系,利用ABAQUS软件建立有限元模型,分析节点试件的滞回性能;通过与已有的T型刚性节点试验结果对比,两者吻合较好,验证有限元模型的合理性.开展十字型节点仿真分析,提取节点荷载—位移滞回曲线、包络图、骨架曲线和应力云图,获得柱轴压比、H型钢柱腹板厚度、钢梁截面形式及加劲肋对该类节点抗震性能的影响规律,并对轴压比、柱腹板与翼缘厚度比提出设计建议.结果表明:柱轴压比设计限值建议取为0.5,柱腹板与翼缘厚度比设计限值建议取为0.75.当截面形式为H型钢时,十字型刚性节点的抗震性能良好,并且优于截面形式为钢管的,节点域设置横向加劲肋可有效提高节点的抗震性能.     

半刚性框架-密肋防屈曲钢板剪力墙试验研究及数值模拟

提出了一种半刚性框架-密肋防屈曲钢板剪力墙,并对该结构进行了低周反复试验,研究了其滞回曲线、骨架曲线、延性及耗能性能.试验结果表明该结构具有较高的抗侧刚度、承载力和稳定的耗能能力.并在试验研究的基础上,通过ABAQUS对该结构进行了有限元模拟,在承载力、层间位移、破坏形式等方面与试验结果吻合较好.并且通过有限元模拟了非加劲、加劲板的弹性屈曲荷载,其模拟结果与理论值、《高层民用建筑钢结构技术规程》规定值接近,表明密肋的设置有效地避免了内填板的整体屈曲,保证了内填板剪切屈服先于弹性屈曲.该研究为其理论分析和工程应用提供了依据.     

方钢管混凝土框架-斜十字加劲薄钢板剪力墙低周反复荷载试验研究

对三个1/3比例单跨两层方钢管混凝土框架-薄钢板剪力墙进行了低周反复荷载试验,研究了梁柱连接为穿心高强螺栓-端板节点和内隔板式节点对试件性能影响,并将方钢管混凝土框架-斜十字加劲薄钢板剪力墙与方钢管混凝土框架-非加劲薄钢板剪力墙进行对比.得到了试件的破坏形态、滞回曲线、延性、刚度、耗能能力等抗震性能指标,分析了其破坏特征、承载能力及刚度退化等力学性能.结果表明:方钢管混凝土框架-薄钢板剪力墙具有较高的承载力、抗侧刚度和良好的耗能性能.斜加劲肋能有效限制薄钢板剪力墙面外变形,提高结构初始刚度和承载力,有效减轻滞回曲线"捏缩".穿心高强螺栓-端板节点提高了节点域刚度,延缓了柱壁鼓曲.方钢管混凝土竖向边缘构件确保了薄钢板剪力墙性能充分发挥.     

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.     

钢框架双钢板内填混凝土剪力墙结构滞回性能试验研究

为了研究钢框架双钢板内填混凝土剪力墙结构(SFSCSW)的滞回性能,设计了单跨2层半、缩尺比为1∶3的SFSCSW试件,并对试件进行了的低周反复加载试验,研究了试件在循环荷载作用下的破坏模式、变形能力、耗能能力,得到了试件的滞回曲线、骨架曲线、刚度退化曲线、承载力降低系数曲线、延性系数等.试验结果表明:钢框架双钢板内填混凝土剪力墙结构承载能力高、抗侧刚度大,具有较好的延性和较强的耗能能力;在水平荷载作用下,剪力墙底部墙角外鼓,柱脚翼缘部分屈曲,剪力墙结构发生压弯破坏;钢框架双钢板内填混凝土剪力墙试件1层的层间刚度比2层大,侧向变形比2层小;钢框架双钢板内填混凝土剪力墙结构刚度退化平缓,同一位移加载,承载能力减小程度有限;钢框架双钢板内填混凝土剪力墙结构试件的剪切变形较小.     

端板连接半刚性节点对多层钢框架设计的影响

我国目前将端板连接按刚性节点进行设计,主要用在单层门式刚架结构中,对多层钢框架由于缺乏计算理论和方法,与实际情况相差很大,特别是对抗震性能的影响很大.针对端板连接节点,采用有限元分析的方法,利用试验和有限元计算得到的节点刚度转角曲线,将半刚性端板连接节点视为弹簧单元,通过通用有限元软件Ansys建立有限元模型进行计算分析.对比了将端板连接视为刚性和半刚性两种情况下钢框架的内力和变形,在钢框架分析和设计中,应考虑半刚性节点的影响.并给出一些在设计时考虑节点刚度的建议,希望能够对实际工程设计有所助益.     

方钢管混凝土框架-斜加劲薄钢板剪力墙的抗震性能试验研究

对2个单跨两层1:3比例的方钢管混凝土框架-薄钢板剪力墙试件进行了低周反复荷载试验,研究了斜十字加劲薄钢板剪力墙的抗震性能,并与方钢管混凝土框架-非加劲薄钢板剪力墙进行比较.得到了方钢管混凝土框架-薄钢板剪力墙的荷载-位移滞回曲线、骨架曲线、特征荷载和位移及抗震性能指标,分析了结构的破坏特征、延性、耗能能力、承载能力及刚度退化等力学性能.结果表明,方钢管混凝土框架-薄钢板剪力墙具有较高的侧向刚度和承载力,良好的延性及耗能性能;斜十字加劲肋的设置提高了薄钢板剪力墙的强度和刚度,有效抑制了钢板墙的面外变形.方钢管混凝土竖向边缘构件保证了薄钢板剪力墙性能的充分发挥.     

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。     

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。     

Lateral stiffness of steel plate shear walls

The steel plate shear wall system has been used in a number of buildings as an innovative lateral force resistant system.Openings often exist in the steel plate shear walls due to the various functional requirements of structures.These openings may negatively impact the lateral stiffness of steel plate shear walls.Therefore,an experimental research was instituted to investigate the seismic behavior of steel plate shear walls,with and without openings.The experimental results showed that steel plate shear walls have the satisfying seismic behavior,and,as expected,the strength and stiffness characteristics of the walls were reduced due to openings.Then a single-story wall panel FE model and an analytical deep beam model are developed in order to find the critical factors dominating the thickness reduction coefficient of wall panels with the opening.Furthermore,extensive parametric analysis is conducted to derive a simplified formula for the determination of the thickness reduction coefficient of wall panels with the opening for substituting solid wall panels with reduced thickness for actual wall panels with the opening.Finally,the design method for calculating the lateral stiffness is verified by some experimental programs and recommended for the routine practice of steel plate shear walls.     

钢板剪力墙振动台试验的等效模型

为解决钢框架钢板剪力墙结构振动台试验缩尺模型中的剪力墙钢板厚度过薄的问题,依据结构初始抗侧刚度或承载能力等效的原则,提出中心支撑和I形钢板剪力墙两种等效模型,采用数值分析的方法,通过有限元软件ABAQUS建立精细化模型,对原型结构的钢板剪力墙和等效模型的刚度与承载力等抗震性能进行了对比分析。研究结果表明：两种等效替代模型均具有良好的耗能能力,能够在抗侧刚度或承载能力方面满足原型结构的等效设计要求,解决了模型结构中剪力墙钢板厚度小的难题;中心支撑等效方案仅可实现剪力墙的刚度或承载力单目标等效,而I形钢板剪力墙可以通过控制开洞口的尺寸,实现其刚度和承载力同时等效,为钢板剪力墙振动台试验模型的等效替代提供了参考。     

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.     

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.     

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．     

冷弯薄壁型钢墙体抗剪性能有限元分析

为了研究薄钢板厚度、龙骨壁厚、波纹钢板类型和开洞等参数对冷弯薄壁型钢墙体抗剪性能的影响,利用有限元软件ABAQUS对组合墙进行了数值模拟.结果表明:增加墙面板厚度和选用波纹钢板墙面板能够显著增加其抗剪承载力;骨架厚度对墙体抗剪承载力影响较小;随着波纹钢板波长和波幅的减小,墙体承载力和初始刚度增大,屈服位移减小;波纹钢板覆面板的开洞尺寸对剪力墙性能影响较大;宽高比为1∶4和1∶2时,横向波纹钢板覆面剪力墙承载力高于纵向波纹钢板覆面剪力墙.