薄壁钢板剪力墙的特性

结构中的钢板剪力墙可以有效抵抗水平荷载。结构设计师一般运用重型加劲肋来加强剪力墙的屈曲能力,但是如果剪力墙不用加强并且允许其产生屈曲,由于后屈曲的作用它们的耗能会显著增加。另一方面,薄壁钢板剪力墙的最优化设计中也考虑到其屈曲强度的合理预测。这个预测是假定边界条件状态的一个公式。很多设计条款比较保守地建议对弹性支撑采用简支的边界条件。围护结构(如梁柱)等对于TSPSWs的整体特性的影响也被研究。结果显示:不同于以往的观点,围护结构的挠曲刚度对剪力墙的弹性剪力屈曲或者后屈曲性能并没有太大作用。扭转刚度只对弹性屈曲荷载具有显著作用,外伸刚度对后屈曲能力影响不大。

边界裂纹导致的剪力墙板性能退化时的屈曲和后屈曲强度分析

目前有很多关于反复荷载作用下细长墙板所出现的疲劳裂纹的报告。裂纹可能最初是由焊接、腐蚀或错误使用造成的。板边裂纹一般会发展到靠近翼缘、加劲肋和其他边界构件。这些裂纹会导致薄壁墙板的承载能力下降。本文主要研究具有板边裂纹的剪力墙板的屈曲和后屈曲性能。假定裂纹与边界平行或者呈常态分布。通过有限元线性和非线性分析,确定裂纹和板的各种几何与力学特性的影响(如裂纹的长度和位置,边界条件,表面比和板材的长细比,材料的泊松比和弹性模量)。结果显示:当张力场区域内产生裂纹时,结构构件的性能会发生退化。

增强钢剪切板的周期性能、变形能力及刚度分析

剪切板在提高结构的抗震性能方面起了重要的作用,它们一般出现在薄钢板剪力墙或在偏心支撑框架结构的连接梁腹板处。剪切板的后期压曲能力、变形能力、能量损耗现在已经广泛地被结构工程师接受并在设计中考虑,以获得更经济的设计结果。通过对加强板和未加强板的对比可知,未加强板更易延展,而加强钢板具有很强的屈服区间,故导致了很高的能量损耗。鉴于这两种极端的情况,剪切板的最大延展性和能量消耗响应不可能同时拥有。在数值分析中对增强剪力板的极限强度的效果进行了分析,并研究了加强和未加强剪力板的循环性能。最后,对未加强板滞回曲线中较小的范围,研究了最佳增强效果需要提供的合理能量损耗和延展性。

采用数值建模对开裂剪切板进行屈曲分析

在民用、海洋和空间结构工程中采用剪切板是一种常见的做法,目前正在对带薄钢板剪力墙的剪切板的应用进行相关研究。一般剪切板的性能和设计程序大部分由其产生预屈服屈曲的情况而决定。然而,由于腐蚀、疲劳、焊接或操作不当而导致的裂纹缺陷,可能会使得剪切板产生承载力退化的情况,从而增加其分析的复杂性。基于有限元方法,对包含中央或边缘裂缝的剪切板提出建模和分析的方法,结果可达到分析裂纹尖端和边缘周围所必需的网格精度。此外,还分析了相对裂纹长度对屈曲承载能力的影响。

框架中薄钢板剪力墙的性能

在建筑结构中,钢板剪力墙是抵抗侧向力的有效和有力的方式。一些结构设计师认为提高刚度可以加强和增加剪力墙的抗弯能力。然而,当墙是未加强,并容许弯曲时,由于过弯曲能力,能量吸收增加显著。另一方面,被分类为薄板结构的薄钢板剪力墙的优化设计包括预测弯曲强度。这种预测是假定的边界条件的函数。对于弹性构件约束,很多设计规则保守地建议简单支撑的边界条件。为此全面研究了周围构件(例如,梁和柱)对薄钢板剪力墙的影响。与目前的观点不同,研究结果显示,周围构件的弯曲刚度对剪力墙的弹性剪切屈曲或过曲行为没有显著的影响。扭曲刚度只对弹性屈曲荷载有影响,抗拉刚度对过曲荷载有轻微影响。