《钢结构与钢-混凝土组合结构设计方法》的理解与应用——钢板剪力墙（一）

钢板剪力墙具有抗侧刚度大、占用建筑空间少的优点。根据《钢结构与钢-混凝土组合结构设计方法》,介绍了钢板剪力墙弹性、弹塑性分析的模拟方法,以及钢板剪力墙抗震性能水准的评价标准。对钢板剪力墙设计中的一些关键问题进行了讨论,如钢板剪力墙受剪承载力的计算方法、框架-钢板剪力墙结构考虑初始缺陷的必要性、实现强框架弱钢板剪力墙的设计方法。同时介绍了数种适用于钢板剪力墙的防火装饰一体化构造做法。希望可以为实际工程项目中钢板剪力墙的设计提供参考。     

竖向加劲钢板剪力墙门槛刚度研究

为研究设置竖向加劲肋的钢板剪力墙的弹性屈曲性能,采用有限元法对竖向加劲钢板剪力墙弹性屈曲性能进行研究,分析加劲肋的刚度、加劲数量和钢板高宽比等因素的影响。研究表明:设置竖向加劲能有效提高钢板墙剪切临界应力,钢板高宽比、加劲肋数目和加劲肋抗弯刚度均对钢板剪力墙屈曲系数有较大影响。提出加劲肋门槛刚度的判定标准和计算公式,该判定标准考虑了加劲肋扭转刚度的影响。与有限元结果的比较表明,具有较好的精度,且明显优于文献结果。     

开洞加劲钢板剪力墙的力学性能研究

针对深圳梅山苑7号楼钢板剪力墙上开洞问题,对开洞闭口加劲钢板剪力墙进行了有限元研究,给出了不同开洞位置和不同开洞率钢板剪力墙荷载-侧移曲线,分析了开洞位置和开洞率对初始刚度、屈曲荷载和极限荷载的影响.研究表明,中间开洞对钢板剪力墙刚度和极限承载力影响较大,可以采用线性公式计算开洞对钢板剪力墙初始刚度、屈曲荷载和极限荷载的折减.     

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。     

加劲钢板剪力墙抗剪性能分析

利用ANSYS有限元软件对交叉加劲钢板剪力墙的抗剪性能进行了研究,重点分析了肋板刚度比和加劲肋宽厚比对剪力墙荷载—位移曲线的影响。研究表明,设置交叉加劲肋能够显著提高钢板剪力墙的承载能力;肋板刚度比对于厚板和薄板抗剪性能的影响不同,对薄板的影响大于厚板;然而无论是厚板还是薄板,加劲肋宽厚比对于墙板荷载—位移曲线的影响都很小。     

纯剪作用下加劲钢板剪力墙的弹性屈曲

本文研究了设置1道横向板条加劲肋以及1~4道竖向槽钢加劲肋的钢板剪力墙在纯剪作用下的弹性屈曲,研究中着重考虑了横肋和竖肋之间的相互作用。以加劲钢板墙在纯剪作用下的临界剪应力等于小区格的屈曲应力为条件,得到一系列反映横肋和竖肋相互关系的曲线。分析表明钢板墙所需的横肋的门槛刚度随着竖肋加劲系数的增加而减小,且在竖肋加劲系数不变的条件下,随着竖肋扭转约束的增强而减小。根据计算结果提出了能够考虑横肋和竖肋相互作用的加劲肋门槛刚度的计算公式,与数值结果比较,表明公式具有良好的精度。     

关于钢板-混凝土组合剪力墙正截面承载力计算公式的探讨

JGJ 138-2012《组合结构设计规范》(报批稿)中的钢板-混凝土组合剪力墙正截面偏压承载力计算公式虽与实验数据吻合较好,但相对工程实践中出现的一些情况并不完全适用。经分析后建议宜选取与端部边缘构件纵筋设计强度较接近的型钢,否则应按不同设计强度分别计算相对界限受压区高度并取较小值。钢板-混凝土组合剪力墙偏压正截面计算公式中的剪力墙竖向分布筋及内置钢板抗弯承载力贡献项中宜增加修正系数,以免高估其对剪力墙抗弯承载力的贡献。     

双向加劲钢板剪力墙在纯剪作用下的弹性稳定性研究

在前人研究基础上,通过施加多道具有抗扭刚度的竖向槽钢加劲肋,然后再加1道没有抗扭刚度的横向板条加劲肋,对双面双向加劲的钢板剪力墙进行大量有限元弹性屈曲分析,最后提出钢板剪力墙弹性屈曲临界剪切应力和加劲肋门槛刚度的计算公式。数值计算结果表明:公式具有良好的精度,并且偏安全;影响加劲肋门槛刚度的关键因素是钢板剪力墙小区格宽高比、竖肋数目以及横竖肋板厚比。     

《钢结构与钢-混凝土组合结构设计方法》的理解与应用——钢支撑北大核心CSCD

根据《钢结构与钢-混凝土组合结构设计方法》,详细介绍了人字支撑、交叉支撑以及框架-支撑结构在不同层间侧移角、不同支撑长细比下的抗侧力性能。介绍了我国《钢结构设计标准》(GB 50017—2017)关于受压支撑剩余承载力系数、竖向不平衡力折减系数的确定依据。阐述了框架-支撑结构中框架抗侧承载力不小于25%的原因。最后介绍了《钢结构设计标准》(GB 50017—2017)关于支撑系统中弱支撑强框架设计理念的实现方法,并对人字支撑系统中横梁的轴力计算公式提出了改进建议。     

钢板剪力墙结构设计与施工模拟技术

钢板剪力墙延性好、耗能能力强,是一种新型的高层抗侧力结构体系.钢板剪力墙主要承受水平剪力,不承担竖向压力,需要进行后装连接设计,内嵌墙板与连接板可以采用栓接或焊接.钢板剪力墙的薄弱部位出现在角部,设计中需要采用合理的构造措施避免钢板剪力墙的角部应力集中.钢板剪力墙与现浇混凝土楼板的连接构造需要满足内嵌钢板的后安装要求,同时也不影响现浇混凝土楼板的正常施工.利用不同形式的加劲肋可以延缓内嵌钢板的屈曲,提高钢板剪力墙的极限承载力和延性.对加劲肋的效能进行了分析对比,并结合钢板剪力墙的实际工程进行了不同施工方案的施工模拟,分析了钢管混凝土浇筑时间对钢板剪力墙内力和变形的影响,得到了合理的施工安装顺序.     

稀疏竖向加劲钢板剪力墙性能研究

对考虑竖向荷载作用的稀疏竖向加劲钢板剪力墙试件进行了试验和有限元研究,给出了试件的面内面外位移曲线和等效Mises应力曲线,考察了不同大小的竖向荷载对加劲钢板剪力墙性能的影响.研究表明,稀疏竖向加劲钢板剪力墙有较高的初始抗侧刚度和极限承载力,整体失稳后仍能继续稳定地承受荷载,竖向加劲肋应力在区格屈曲前后变化较大,有限竖向荷载对加劲钢板剪力墙的初始刚度基本没有影响,但会降低剪力墙的极限荷载和极限侧移.     

竖向加劲钢板剪力墙试验研究

为研究加劲肋和竖向荷载对钢板剪力墙受力性能的影响,分别对1榀和2榀竖向加劲钢板剪力墙进行推覆和往复试验,其中往复试验中以有限竖向荷载为控制变量。通过考察剪力墙板变形性能以及竖向加劲肋的整体屈曲及局部屈曲,得到试件的推覆曲线和荷载-位移滞回曲线,并基于试验结果分析试件承载力、抗侧刚度和耗能能力等力学性能。结果表明:有限竖向荷载对竖向加劲钢板剪力墙的屈曲荷载、抗侧刚度和耗能性能影响较大,对屈服荷载和极限承载力影响较小;并给出了竖向加劲肋和侧边加劲肋的门槛刚度系数值。     

设置加劲肋的双层钢板-混凝土组合剪力墙抗震性能试验研究

为研究设置加劲肋的双层钢板-混凝土组合剪力墙的抗震性能,对5个试验轴压比为0.4的模型试件进行了恒轴力下的拟静力试验。通过改变加劲肋、中部钢管混凝土暗柱的布置形式,研究该组合剪力墙在水平反复荷载作用下的破坏机理、滞回性能、变形能力以及耗能能力。试验结果表明：试件破坏时底部墙体钢板均发生了屈曲,呈现典型的压弯破坏特征;试件具有良好的延性和耗能能力;在双层钢板-混凝土组合剪力墙中仅设置纵向加劲肋对承载力提高不明显,仅设置横向加劲肋可以略提高试件的承载力,而双向加劲肋的设置将较明显提高试件的承载力;在双层钢板-混凝土组合剪力墙中部增设钢管混凝土暗柱可以较为明显地改善试件的承载力与延性。     

竖向交替加劲肋对大宽高比钢板剪力墙抗震性能的影响研究

为了研究加劲肋对大宽高比钢板剪力墙抗震性能的影响,参考实际工程的墙板宽高比,基于ABAQUS构建了钢板剪力墙的精细化非线性数值分析比对模型。模型包括非加劲钢板剪力墙和竖向交替加劲钢板剪力墙两种,比较分析了二者的屈曲特征、抗剪性能、滞回性能、应力发展与变形分布等行为,明确了竖向交替加劲肋对大宽高比钢板剪力墙抗震性能的影响规律。结果表明：竖向交替加劲肋可有效延缓墙板的面外屈曲,提高墙板的弹性屈曲荷载;竖向交替加劲钢板剪力墙滞回性能优异,墙板拉力带分布更加均匀,拉力带水平分量对柱引起的附加弯矩较小,墙板呈现出中厚板的工作特性。     

交叉加劲钢板剪力墙弹性屈曲研究

用有限元方法对交叉加劲钢板剪力墙的弹性屈曲性能进行了研究,重点研究了加劲肋与墙板的刚度比、墙板高厚比、边长比以及加劲肋宽厚比等对弹性屈曲系数k的影响,同时与十字加劲板的抗剪屈曲性能进行了对比。研究结果表明,设置交叉加劲肋能显著提高钢板剪力墙的弹性屈曲荷载;屈曲系数k随着墙板边长比、高厚比以及加劲肋宽厚比的增大而趋于减小;本文给出的交叉加劲板弹性屈曲系数k的计算公式与有限元法的结果较吻合。     

斜向槽钢加劲钢板剪力墙弹性剪切屈曲研究

通过对剪切作用下的闭口斜加劲钢板剪力墙进行有限元弹性屈曲分析,研究了肋板刚度比和抗扭抗弯刚度比对斜向槽钢加劲钢板剪力墙剪切屈曲性能及其加劲门槛刚度的影响。通过有限元分析,得到了斜向加劲钢板剪力墙临界剪切屈曲应力随内填板跨高比和加劲肋抗扭抗弯刚度比变化的关系曲线。考虑加劲肋对内填板加劲边转动约束,提出了第二门槛刚度,并给出了具有良好精度的斜向槽钢加劲钢板剪力墙的门槛刚度及第二门槛刚度计算公式。研究结果表明,受压型加劲肋对加劲板的临界剪切屈曲应力提高明显,随肋板刚度比的增大,加劲板的剪切屈曲应力增大,而受拉型加劲肋对板的屈曲荷载提高有限;当肋板刚度比达到第二门槛刚度时,加劲肋可以完全约束加劲边的面外位移和转动。当提高加劲肋的抗扭抗弯刚度比时,能够有效降低加劲肋的门槛刚度,因此,建议加劲肋的抗扭抗弯刚度比不低于0. 307。     

《钢结构与钢-混凝土组合结构设计方法》的理解与应用——钢柱脚

根据《钢结构与钢-混凝土组合结构设计方法》,详细介绍了钢柱脚的轴力传力机制以及外包式钢柱脚的弯矩传力机制。对于外包式钢柱脚,指出规范关于外包混凝土最小高度要求的实质,提出了钢柱传递至外包混凝土的轴力、界面抗剪、外包混凝土的抗冲切等计算公式,并对《高层民用建筑钢结构技术规程》(JGJ 99—2015)关于外包式钢柱脚极限受剪承载力的计算公式提出了改进建议。现行规范关于钢柱下混凝土的局部受压计算,偏不安全,提出了基于壁板以及钢柱整体的混凝土局部受压计算方法。     

开洞钢板剪力墙洞口加劲肋性能研究

采用ABAQUS软件对中部开洞、一侧开洞及两侧开洞的钢板剪力墙进行了数值分析。对不同开洞形式的钢板剪力墙进行了弹性屈曲分析和非线性滞回分析,研究了洞口加劲肋刚度、强度对开洞钢板剪力墙性能的影响。研究结果表明:增大加劲肋刚度,可提高开洞钢板剪力墙的弹性屈曲应力,当肋板刚度比超过所提出的下限时,加劲肋对开洞钢板剪力墙屈曲应力的提高幅度降低;宽高比较大时,加劲肋对开洞钢板剪力墙屈曲应力的提高更加显著,在相同的肋板刚度比条件下,宽厚比不同的开洞钢板剪力墙屈曲应力的提高幅度基本相同。建议中部开洞、一侧开洞及两侧开洞钢板剪力墙的肋板刚度比下限分别取30,15和25。滞回分析结果表明:肋板刚度比对开洞钢板剪力墙弹性刚度、承载力和耗能能力影响较小。加劲肋强度过低时,无法充分发挥钢板剪力墙屈曲后的拉力场作用。按所提出的强度验算公式设计的加劲肋,可为开洞钢板剪力墙拉力场提供可靠锚固,确保拉力场充分发展。     

钢框架短肢组合钢板剪力墙力学模型

以钢框架短肢组合钢板剪力墙结构该结构形式为研究对象,基于薄板理论及经典结构力学原理,建立了整体力学模型.理论模型中考虑了梁、柱抗侧刚度,梁柱节点、组合钢板剪力墙抗剪刚度及钢板与边缘框架间的等效摩擦阻尼.根据结构变形特点及计算假定建立了结构抗侧刚度、弹性极限抗剪承载力、结构体系极限抗剪承载力及结构体系能量耗散4个理论计算...     

钢板剪力墙结构竖向防屈曲简化设计方法

采用能量原理推导了设置竖向加劲肋钢板墙的弹性屈曲应力的简化计算公式,并根据理论公式进行了参数分析,研究了钢板高宽比、加劲肋数量、加劲肋与钢板刚度比以及加劲肋与钢板面积比等参数对钢板墙竖向屈曲荷载的影响。简化公式计算结果与有限元计算结果吻合良好。研究表明,在钢板墙高宽比确定的情况下,加劲肋与钢板的刚度比是影响加劲板竖向屈曲荷载的主要因素,加劲肋与钢板的面积比对加劲板屈曲荷载的影响较小,加劲肋端部与周边框架不连接的钢板墙优于加劲肋端部与周边框架连接的钢板墙。