平-波折钢板剪力墙往复加载试验及抗侧性能分析

该文结合普通平钢板墙(FPSW)和波折钢板墙(CPSW)的受力特点,提出了一种新型平—波折钢板剪力墙(FCPSW),即内嵌墙板由两侧平钢板和中间波折钢板通过单边螺栓连接而成。开展了宽高比为1.5的平—波折钢板剪力墙试件的低周往复加载试验,揭示了其抗侧承载力性能、破坏形式及多层钢板间的组合机制;采用有限元方法对上述滞回试验进行了模拟,通过施加螺栓垫板对平—波折墙板进行了改进,并与相应的单片平钢板墙、单片波折钢板墙的抗侧性能进行对比分析;考察了平—波折钢板剪力墙体系的板框相互作用,包括边缘框架柱附加弯矩和抗弯刚度要求以及竖向荷载的影响。试验发现:平—波折钢板剪力墙结构在循环加载到5%层间位移角时,未出现明显承载力下降;内嵌墙板呈现多波屈曲,部分连接螺栓脱落后仍能够继续发挥抗侧能力。不同墙板有限元滞回分析对比表明:平—波折剪力墙依靠平钢板和波折钢板之间的相互作用,屈曲变形得到限制,既提高了初始抗侧刚度,又保证了后期承载力的稳定,减小了滞回曲线捏拢现象。同时,板框相互作用分析表明:平—波折钢板墙中由于平钢板和波折墙板的面外屈曲被约束,其边缘框架受到的附加弯矩作用显著减小,抗弯刚度需求小于相应的平钢板剪力墙,且竖向荷载影响亦小于相应的普通单片平钢板或波折钢板剪力墙,表现出较为优越的抗侧性能。

铰接支撑双重抗侧框架及其弹塑性抗侧性能研究

基于现有分层装配柔性支撑框架,提出改进的铰接支撑双重抗震改进型轻钢框架体系.外墙转角或边墙处采用贯通式边柱,结构内部采用柱分层、梁贯通式结构设计.内部分层立柱之间设置柔性交叉支撑提供结构的初始抗侧刚度,贯通式边柱与水平贯通梁刚性或半刚性连接形成外围框架,提供后继抗侧储备并形成第2道抗侧防线.采用理论分析方法得到改进型框架梁、柱、支撑等构件初步设计方法,并基于Pushover分析改进型框架弹塑性抗侧承载性能和关键结构参数影响规律.该结构传力机制清晰,具备多重抗侧承载机制,并可基于结构力学方法有效得到结构设计准则.柔性支撑在距边柱一定距离后其位置变化不影响结构抗侧承载性能.内部分层立柱节点刚度对结构抗侧性能影响较小,实际设计中可采用全螺栓连接或限位铰接.边框梁柱连接刚度将影响外围框架刚度和结构失效机制,实际设计中宜采用加劲型螺栓连接以保证有足够的抗弯刚度.体系中各节点均可在保障结构性能条件下采用螺栓连接以实现全装配化建造.

三种中心支撑不同布置对平面钢框架抗侧性能影响分析

本文通过分析不同中心支撑布置对结构单元抗弯、抗剪刚度的影响,针对支撑布置水平夹角对结构单元抗剪刚度的影响,提出支撑与水平方向的夹角宜控制在30°~50°;针对三种不同中心支撑类型不同布置对结构抗侧性能的影响进行对比分析,结合SAP2000结构分析软件,计算了三种中心支撑不同布置位置下的结构最大侧移,研究了中心支撑布置对钢框架结构抗侧刚度的影响,为钢框架结构的设计提供参考。

装配式预制混凝土墙体抗侧性能研究

通过试验对装配式预制混凝土墙体抗侧性能进行研究,研究结果表明:在相同配筋方式下,250mm厚度的墙体相比150mm和200mm墙体能够承受更大的侧向荷载;纵横交错的配筋方式在各墙体厚度下效果显著。随着墙体厚度的增加,最大位移、最大应变和最大加载力均呈现出相对一致的正向趋势,墙体厚度的提高对墙体整体性能有积极影响。

不同端柱截面的小截面木框架剪力墙抗侧性能试验与剪切刚度理论计算方法研究

我国的《木结构设计标准》(GB 50005—2017)中给出两种适用于低、多层建筑的木结构形式,分别为第7章的木框剪剪力墙体系和第9章的轻型木结构体系。对于轻型木结构体系国内外学者已经做了大量的研究而木框架剪力墙的研究相对较少。文章对不同端柱截面的小截面木框架剪力墙进行了低周反复加载试验,并采用ABAQUS有限元通用软件,通过自定义非线性弹簧单元模拟钉连接进行墙体数值模拟分析,研究墙体的抗侧性能和端柱对抗侧性能的影响。文中提出一种考虑了钉连接刚度、钉排布方式、端柱截面等因素的墙体剪切刚度计算方法,完善了小截面木框架剪力墙体刚度的计算理论。结果表明:剪力墙极限荷载、剪切刚度、累积耗能均随端柱截面的减小而降低;不同端柱截面的墙体延性系数接近并且均大于3,墙体具有较好的塑性变形能力;剪力墙工作过程中间柱、端柱应变较小,始终处于弹性阶段;提出的计算方法与试验结果、数值模拟结果均吻合良好,为该类结构体系的性能研究及工程设计提供了计算依据。

基于半刚性节点的打包箱式模块抗侧性能研究

打包箱式模块单元梁柱均为非对称截面,且单元内立柱与顶底框连接处的节点为螺栓端板连接。为推动实际工程应用,研究确定尺寸产品的打包箱式模块单元构件形式及节点半刚性对其抗侧性能的影响,进行了三个足尺箱体试验,得出打包箱式模块单元纵向抗侧刚度与承载力,通过观察关键部位的受力状态,分析节点处的受力性能以及墙体对刚度的影响,揭示了箱体单元在极限荷载作用下的破坏模式。结果表明:相较于传统的类集装箱式模块单元,打包箱式模块结构刚度较小,柱端发生局部失稳需要通过优化设计加以避免,梁柱节点连接处有张角,节点呈现半刚性,带围护结构的箱体存在蒙皮效应。此外,还通过有限元分析得到打包箱式模块单元内部各类型节点的半刚性系数,提出了一种打包箱式模块单元内部节点初始转动刚度的计算方法,并分析了半刚性节点对打包箱抗侧性刚度的影响。

开槽沉头自攻螺钉增强轻型木结构剪力墙抗侧性能研究

轻型木结构剪力墙在水平荷载作用下常发生墙骨柱上拔破坏,从而削弱剪力墙的抗侧性能。本研究提出采用自攻螺钉连接边墙骨柱与底梁板的轻型木结构剪力墙,并以骨架钉种类、自攻螺钉直径和长度为变量,对传统轻型木结构剪力墙和自攻螺钉增强轻型木结构剪力墙进行单调加载对比试验。结果表明:剪力墙破坏时,其边墙骨柱弯曲且上拔较小,覆面板与墙骨柱间破坏较轻。与普通剪力墙相比,自攻螺钉增强剪力墙抗剪强度提高16%~33%,弹性抗侧刚度提高27%~111%,延性系数提高1.7%~31.7%,耗能提高2%~18.8%。因此,采用自攻螺钉连接边墙骨柱与底梁板可以有效提高剪力墙抗侧性能。

轻钢龙骨防火外墙与钢框架连接的抗侧性能研究

针对轻钢龙骨防火外墙在L型角铁连接、异型角铁连接两种连接方式下的平面内抗侧性能进行了推覆试验研究。采用有限元软件ABAQUS对试件进行模拟分析,并将计算结果与试验结果对比,两者吻合良好,验证了有限元模型的有效性。考虑连接件个数、墙体内竖向龙骨间距及布置方式等因素影响,对不同连接方式下轻钢龙骨防火外墙与钢框架连接的抗侧性能进行有限元模拟分析。结果表明:对于轻钢龙骨防火外墙,采用L型角铁连接方式比采用异型角铁连接方式具有更高的水平抗侧承载力和变形能力;但采用异型角铁连接方式比采用L型角铁连接方式具有更高的抗侧刚度。此外,增加连接件或自攻螺钉个数对墙体连接的水平极限承载力及平面内刚度的提升最为显著。

填充砖墙立帖木构架抗侧性能试验

立帖式砖木结构是以柱脚自由搁置与梁柱榫卯连接为特征,并在木构架内填充砖墙的一种传统结构体系,广泛应用于上海石库门里弄民居。为研究填充砖墙的立帖木构架平面内抗侧性能以及竖向荷载的影响,制作2个试件并开展低周反复加载试验,对其破坏形态、滞回曲线、抗侧承载力、刚度退化、耗能性能、柱脚位移进行了分析。结果表明:竖向荷载较大的木构架以填充墙剪切破坏为主,而竖向荷载较小的木构架则发生填充墙弯曲摇摆破坏并伴随平面外错位;填充砖墙立帖木构架的滞回曲线呈反S形和Z形,滑移捏缩效应显著;竖向荷载有利于提高填充墙木构架的初始刚度,延缓填充墙的开裂。

光圆螺杆加强胶合木梁柱螺栓节点抗侧性能

采用光圆螺杆对节点进行横纹加强,并通过进行胶合木螺栓连接梁柱节点在有、无光圆螺杆加强时的单调和低周往复加载试验,研究了节点的刚度、延性、承载力、破坏模式和抗震性能.结果表明:普通节点裂缝出现较早且发展迅速,主要破坏模式为劈裂破坏;采用光圆螺杆加强后,节点的主要破坏模式为销槽承压破坏和螺栓弯曲破坏,并且节点的承载力、延性和抗震性能得到了明显提高.

钢结构束柱的抗侧性能分析

将普通钢支撑和屈曲约束钢板剪力墙引入到束柱中,并选择2层的平面钢束柱,对比研究了不同支撑布置方式以及不同钢板剪力墙尺寸下束柱的承载力、抗侧刚度和延性。结果表明:钢支撑束柱的抗侧性能与支撑的数量及长细比密切相关;屈曲约束钢板剪力墙能够为束柱提供很大的抗侧刚度,同时也承担了绝大部分层间剪力;在相同缩进高度下,增加钢板剪力墙的缩进宽度对束柱抗侧性能的提升效果明显。

不同覆面材料木剪力墙抗侧性能试验研究

对10片尺寸为2.44 m×2.44 m且覆面板分别为进口OSB板、国产OSB板、国产胶合板、玻镁板和石膏板的木框架剪力墙进行了单向加载试验,得到了不同覆面板剪力墙的破坏模式、荷载-位移关系,通过计算分析获得了各种剪力墙的屈服和极限荷载、弹性阶段刚度、板材延性等性能指标.研究结果表明:国产胶合板及OSB板剪力墙在承载能力、延性和耗能方面较进口OSB板剪力墙有较大的提高;玻镁板不仅具有较好的防火、防水性能,而且比石膏板的强度高、韧性好.因此国产板材具有良好的力学性能,可以作为轻型木结构剪力墙的覆面板材.

两边连接竖向波纹钢板剪力墙的抗侧性能

在对一个1/3缩尺两边连接竖向波纹钢板剪力墙拟静力试验研究的基础上,采用有限元分析软件ABAQUS对两边连接波纹钢板剪力墙的抗侧机理进行了分析,并对波纹方向、板边约束构件尺寸、墙板宽度、墙板布置位置等设计参数以及竖向荷载对结构抗侧性能的影响进行了研究.结果表明:两边连接竖向波纹钢板剪力墙具有良好的抗震性能,且竖向波纹墙板更适合两边连接的形式;当未设置板边约束构件时,两边连接平墙板的承载力相比四边连接的情况下降高达42%,而两边连接竖向波纹墙板的承载力仅下降16%,两边连接横向波纹墙板则几乎完全失去承载力.两边连接竖向波纹钢板剪力墙的抗侧刚度和承载力基本与墙板宽度呈线性关系,而受墙板布置位置的影响较小,因此设计人员可根据建筑功能和结构性能需求自由调整.设置板边约束构件可进一步提高两边连接竖向波纹钢板剪力墙的承载力,当约束构件的截面积满足一定要求时,可与四边连接时一致.竖向荷载对两边连接竖向波纹钢板剪力墙的抗侧刚度基本无影响,但会降低结构承载力.

波形钢板剪力墙抗侧性能的有限元分析

为研究波形钢板剪力墙的抗侧力性能及验证钢板弹塑性本构模型和壳单元在钢板剪力墙有限元分析中的适用性,本文以平钢板剪力墙、水平和竖向放置的波形钢板剪力墙试验为基础,采用ABAQUS有限元分析软件建立了19个平钢板和波形钢板剪力墙模型,通过与试验数据对比验证了有限元分析模型的精度和可靠性,并进一步分析了钢板厚度、剪力墙高宽比和波形钢板波角等因素对其抗侧力性能的影响.研究结果表明:随内嵌波纹钢板厚度增加、剪力墙高宽比的减小,波形钢板剪力墙的抗侧力性能增强,且波角为30°和45°时,受力性能最佳.

预应力交叉拉杆轻型木结构剪力墙低周往复荷载的抗侧性能

对5组尺寸为1.2m×2.4m墙体的平面内低周往复加载试验,分析墙角锚固件、交叉钢筋、钢筋预应力对轻型木结构剪力墙抗侧性能的影响。结果表明:设置墙角锚固构件,有效提高墙体的各项抗侧性能指标;设置交叉钢筋,能够提高墙体的抗剪强度,增大墙体的极限位移及弹性抗侧刚度;但降低了墙体的极限位移和延性。施加预应力,能够显著的增强墙体的弹性抗侧刚度及延性性能,且随预应力增大而影响越大。墙体的抗剪强度,基本不受钢筋中预应力大小的影响。

拉索直径对预应力巨型支撑-钢框架结构抗侧性能的影响

通过有限元建模分析,研究了拉索直径对预应力巨型支撑-钢框架结构抗侧移性能的影响;着重研究了拉索直径、预拉力和最大层间位移这几个参量之间的相互关系,并推导了最大层间位移关于拉索直径的拟合公式。经算例验证,该公式具有较好的适用性和精度。文章的相关研究结论可为预应力巨型支撑-钢框架结构拉索直径的优化提供参考依据。

通信设备走线架吊挂系统抗侧性能研究

基于生命线工程的抗震设防要求,开展了既有通信设备走线架吊挂系统抗侧性能研究。采用理论方法推导了走线架结构吊挂系统的抗侧刚度并建立有限元模型加以验证,提出增加柔性交叉支撑杆以增强吊挂系统抗侧刚度的加固方法。研究结果表明:既有通信设备走线架悬吊结构水平传力路径不明确,抗侧刚度小,其综合抗侧刚度主要由重力恢复刚度决定,吊杆自身的剪切刚度对综合抗侧刚度的影响可以忽略不计,设置吊杆间支撑杆的加固方法可以有效提高既有通信设备走线架的抗侧刚度。

带刚性斜撑的冷弯薄壁型钢剪力墙抗侧性能试验研究

对3片足尺镁晶板覆面的带刚性斜撑的冷弯薄壁型钢剪力墙进行水平单调和低周往复加载试验,以测试该种冷弯薄壁型钢剪力墙的抗侧性能。通过试验观测了该种剪力墙的破坏过程,获得了墙体的单调荷载-位移曲线、滞回曲线及骨架曲线,并对结构的延性、耗能能力、抗剪承载力、刚度退化及破坏特征进行分析。试验结果表明:边柱屈曲后墙体的刚度迅速降低,墙板在接缝处以及边柱处逐渐与骨架分离,标志着试件发生破坏。在实际工程中,此种墙体应使用与边柱刚度相适配的抗拔件,采用整面覆板并加强接缝处及边柱上的螺钉连接。最后,将试验结果与其他文献中剪力墙的力学性能进行对比,结果表明,试验墙体在保证具有较高抗侧承载力的情况下仍具有较好的延性及耗能性能。

墙柱截面特征及轴压比对RC框架和剪力墙抗侧性能影响非线性仿真分析

采用三维实体退化虚拟层合单元非线性有限元分析法,经对一个三跨4层RC框架-剪力墙模型模拟分析并与其试验结果对比验证之后,分别对方形和矩形柱RC框架、3种洞口类型RC剪力墙以及3种轴压比下的RC框架和剪力墙抗侧性能进行了模拟分析,得出方形柱RC框架侧移刚度退化速率较慢,剪力墙侧移刚度退化速率随洞口的减小而加快;RC框架和剪力墙前期侧移刚度随轴压比增大而提高,而其侧移刚度退化速率又随轴压比增大而加快,且轴压比越大侧移刚度退化系数极限值越低等结论。

轻型木结构剪力墙抗侧性能研究综述

介绍了轻型木结构房屋的特点,从轻型木结构剪力墙的构造形式出发,分析了影响剪力墙性能的因素,并采用ABAQUS有限元软件,模拟预测了剪力墙的抗侧性能,为轻型木结构剪力墙的研究提供了理论依据。