Effect of fiber angle on LYP steel shear walls behavior

Steel shear wall(SSW) was properly determined using numerical and experimental approaches.The properties of SSW and LYP(low yield point) steel shear wall(LSSW) were measured.It is revealed that LSSW exhibits higher properties compared to SSW in both elastic and inelastic zones.It is also concluded that the addition of CFRP(carbon fiber reinforced polymers) enhances the seismic parameters of LSSW(stiffness,energy absorption,shear capacity,over strength values).Also,stress values applied to boundary frames are lower due to post buckling forces.The effect of fiber angle was also studied and presented as a mathematical equation.

联肢弯剪型钢板剪力墙抗震性能试验研究

联肢钢板剪力墙结构是将2片钢板剪力墙通过钢连梁连接形成的抗侧力结构。通过对1榀1/3缩尺的4层联肢弯剪型钢板剪力墙试件进行低周往复加载试验,从滞回曲线、骨架曲线、延性、承载力及刚度退化、耗能能力等方面研究了该结构体系的抗震性能,并且对试件的屈服顺序和变形模式进行了分析。结果表明:联肢钢板剪力墙试件的延性系数达到5.03,承载力退化系数均大于0.96,承载力和刚度退化稳定,等效黏滞阻尼系数达到0.25以上,表明联肢弯剪型钢板剪力墙具有优越的抗震性能。加载过程中,连梁先于墙板发生屈服,墙板先屈曲后屈服,此后柱脚和横梁相继屈服。连梁的引入改变了结构的屈服机制,提高了整体的延性和耗能能力,能够组成多道抗震防线,且试件整体最终也体现出合理的破坏机制。整体侧移曲线呈弯剪变形模式。该试验研究更加贴合实际工程中联肢钢板剪力墙结构的应用情况,为联肢钢板剪力墙结构的进一步研究和应用提供了试验基础。

低周反复荷载下T型双波纹钢板混凝土组合剪力墙受力性能试验研究

为研究低周反复荷载下T型双波纹钢板混凝土组合剪力墙的受力性能,对5个T型双波纹钢板混凝土组合剪力墙进行了低周反复加载试验。基于试验数据,分析了T型组合剪力墙的破坏模式、滞回曲线、变形能力及耗能能力,重点研究了边缘约束条件、波纹类型以及轴压比不同变化参数对T型组合剪力墙抗震性能指标的影响规律。研究结果表明:T型双波纹钢板混凝土组合剪力墙破坏模式主要有压屈破坏和压弯破坏两种;设置边缘约束构件是提高T型双波纹钢板混凝土组合剪力墙承载能力和变形能力的关键因素;纵向窄波纹钢板对内部混凝土的约束能力更强,在低周反复荷载下两者协同工作性更优,而横向窄波纹钢板试件强度退化最严重;采用全截面塑性设计方法进行T型双波纹钢板混凝土组合剪力墙正截面承载力计算,试验值与计算值吻合良好;T型双波纹钢板混凝土组合剪力墙具有较好的承载能力和变形能力,可适用于高层及超高层建筑结构中。

钢板混凝土剪力墙拉弯剪性能试验研究

超高层建筑“细柔”特征容易引起底部剪力墙在强震下处于拉-弯-剪复合受力状态,中国《超限高层建筑工程抗震设防专项审查技术要点》(建质[2015]67号)建议墙肢采用配置型钢/钢板的方式来改善该种抗震性能,但缺乏相关试验研究。为此,进行了6片钢板混凝土剪力墙的低周往复荷载试验,研究了轴拉比、含钢率及剪跨比对墙肢拉弯剪性能的影响。研究表明:拉弯剪作用引起钢板混凝土剪力墙密集的裂缝分布和显著的钢材强化,并导致其剪切-拉弯耦合破坏。轴拉比增大,墙肢承载力、初始抗侧刚度和延性分别降低22%、41%和39%;剪跨比减小,墙肢承载力和抗侧刚度至少提升23%;同时增大含钢率和降低剪跨比,墙肢延性提高10%。相比其他国家规范,中国规范对拉弯剪作用下钢板混凝土剪力墙的抗剪承载力预测效果更好,但其未能考虑高含钢率对裂面销栓力的影响,故建议采用暗柱的初始含钢率进行修正。

带低屈服点钢耗能梁段高强钢框筒结构的结构影响系数和位移放大系数研究

在传统钢框筒结构的部分裙梁跨中处设置LYP225低屈服点钢耗能梁段,其余构件采用Q460高强度钢材,提出带低屈服点钢耗能梁段高强钢框筒结构(HSS-FTS-LSL)。在地震作用下耗能梁段发生剪切屈服耗散地震能量,梁、柱等构件由于采用高强钢从而保持弹性或部分进入塑性阶段。为了研究HSS-FTS-LSL的结构影响系数和位移放大系数,以楼层数、耗能梁段长度及布置方式为变量,按照我国规范设计了3组共8个HSS-FTS-LSL算例,并且考虑高阶振型的影响,采用分布侧向力调整法对各算例进行了Pushover分析,基于改进的能力谱法计算了8个算例的结构影响系数和位移放大系数,分析了结构层数、耗能梁段长度及布置方式对结构性能系数的影响并给出了建议取值。最后,根据提出的HSS-FTS-LSL抗震设计反应谱对其中一个结构算例进行重设计,并对重设计前后两个算例结构进行弹塑性分析,对比了二者的抗震性能以及用钢量,验证了本文提出的HSS-FTS-LSL结构影响系数建议值的合理性。

三边连接K形屈曲约束钢板墙受力性能研究

为解决三边连接屈曲约束钢板墙在自由边两个角部首先发生破坏的问题,文中提出了一种新型三边连接K形屈曲约束钢板墙。采用ABAQUS有限元软件对三边连接矩形和K形屈曲约束钢板墙进行受力性能分析,获得了屈曲约束钢板墙的屈服荷载、初始刚度、荷载位移曲线、塑性应变分布和屈服区分布。结果表明K形屈曲约束钢板墙的屈服荷载、初始刚度以及荷载位移曲线与矩形屈曲约束钢板墙相差不大,但在延性和耗能能力方面表现更佳。最后,提出了形式简洁计算精度较高的该类新型屈曲约束钢板墙的理论计算公式,可为K形屈曲约束钢板墙的工程设计提供参考。

双层波纹钢板混凝土组合剪力墙抗震性能研究

利用有限元软件ABAQUS分别建立平钢板混凝土组合剪力墙与双层波纹钢板混凝土组合剪力墙有限元模型,对2种钢板混凝土组合剪力墙在低周往复荷载作用下的受力机制及滞回性能进行对比分析,验证波纹钢板代替平钢板的合理性。通过对4种波纹尺寸不同的钢板混凝土组合剪力墙进行对比分析,研究波纹直径与波幅对组合墙体抗震性能的影响规律。结果表明:将波纹钢板代替平钢板,能显著提升墙体的承载能力、耗能能力与整体刚度。波纹直径较小、钢板波折次数较多的组合剪力墙承载能力更强;波纹直径较大、钢板波折次数较少的组合剪力墙整体刚度较强。波幅等于半径的波纹钢板剪力墙具有更强的承载能力和耗能能力,整体抗震性能较好。

正弦波形钢板阻尼器力学性能试验研究

为解决传统剪切钢板阻尼器耗能腹板面外刚度小,大变形下容易发生面外屈曲等问题,提出一种正弦波形钢板阻尼器,考虑波形腹板的放置方向和屈服强度,设计4个试件,开展拟静力试验,探究其滞回性能、承载能力和刚度退化等。研究表明:耗能能力强、延性性能好,大变形下滞回性能稳定是正弦波形钢板阻尼器的特性;横向波形钢板阻尼器的峰值荷载较低,而其耗能能力、延性优于竖向波形钢板阻尼器;竖向波形钢板阻尼器的初始弹性刚度较大,但其刚度退化的速率大于横向波形钢板阻尼器;腹板采用低屈服点钢制作的阻尼器,其滞回曲线比较饱满。

低屈服点波形钢板剪力墙减震耗能性能数值分析

为了研究低屈服点波形钢板剪力墙(corrugated steel plate shear wall,CSPSW)新型抗侧向荷载系统减震耗能性能,利用有限元软件ABAQUS,对16个CSPSW有限元模型进行横向单调和循环荷载作用下的减震耗能性能数值分析,并以波形钢板屈服强度和板厚为关键参数,综合分析其对结构抗侧性能、滞回性能、刚度退化、延性和能量耗散等性能的影响规律.研究结果表明:低屈服点CSPSW与普通钢板剪力墙初始刚度相同,但抗侧性能弱于后者;与普通屈服强度CSPSW相比,低屈服点CSPSW滞回曲线更饱满,耗能性能更好,且延性更好;随着波形钢板屈服强度降低,低屈服点CSPSW延性和耗能性能均提高,结构水平刚度退化加快;随着波形钢板厚度增大,低屈服点CSPSW初始刚度和结构耗能性能均提高,承载能力变化较小.

外肋板式钢板混凝土组合剪力墙与钢梁节点抗震性能试验研究

外肋板式钢板混凝土组合剪力墙与钢梁节点是一种新型墙梁节点,设计并制作了四个足尺的外肋板式钢板混凝土剪力墙与钢梁节点模型试件进行低周往复加载试验,研究钢梁跨高比、外肋板宽厚比以及设置栓钉对试件的滞回性能、延性、耗能和刚度退化等抗震性能的影响。结果表明该节点具有良好的延性和耗能能力,外肋板对节点承载力有较大提升,跨高比较小的试件在弹塑性阶段具有更好的耗能能力,改变外肋板宽厚比和在墙侧设置栓钉对该节点初始刚度无明显影响,该节点荷载有两种传递方式,一种由外伸梁传至外肋板,再由外肋板传至剪力墙;另一种直接由外伸梁传递至剪力墙,前者占比更高。

型钢连接装配式剪力墙抗震性能研究

采用带锚筋的锚板、腹板、端板以及加劲板作为连接件,可实现相邻上下层预制混凝土墙板之间的干式连接。为研究该新型全装配式剪力墙的受力性能和抗震性能,进行了2个剪跨比为1.916的试件和1个相同剪跨比和配筋率的现浇整体墙体的低周往复拟静力试验,分析了该全装配式剪力墙的承载能力、耗能能力、延性、位移角、耗能效率、刚度退化等性能。研究结果表明:现浇整体墙体和全装配式剪力墙的破坏形式均为受弯破坏,全装配式剪力墙的耗能能力、延性、位移角、耗能效率、刚度退化等抗震性能指标与现浇整体墙体基本接近,但承载力有所提高。全装配式剪力墙从弹性阶段至破坏阶段,型钢连接件依然处于弹性阶段,满足“强节点弱构件”抗震要求。基于试验结果建立了有限元分析模型,对轴压比、高宽比、暗柱纵筋配筋率和型钢节点连接位置等关键参数对型钢连接装配式剪力墙抗震性能的影响开展了研究。

连梁低屈服点钢剪切型阻尼器力学性能研究

连梁低屈服点钢剪切型阻尼器实际处于多种荷载组合作用下,针对连梁低屈服点钢剪切型阻尼器只考虑了剪力的现象,通过ABAQUS对阻尼器施加纯剪切作用、轴向–剪切作用、弯矩–剪切作用,改变阻尼器材料,将公式推导与有限元模拟相结合,研究轴力、弯矩对阻尼器力学性能的影响。研究结果表明:轴力会使阻尼器提前进入屈服,对阻尼器耗能能力影响较小;弯矩的存在会降低阻尼器的屈服荷载、极限荷载,增强阻尼器的耗能能力;材料改变对阻尼器力学性能影响不显著。

格栅管式双钢板组合剪力墙的数值模拟分析

借鉴钢管混凝土柱的优点,提出一种新型的格栅管式双钢板混凝土组合剪力墙,采用试验研究和ABAQUS有限元分析相结合的手段,开展格栅管式双钢板混凝土组合剪力墙的力学特性分析。研究表明:格栅管式双钢板混凝土组合剪力墙的管内混凝土三向约束,管内混凝土的抗压强度和延性大幅度的提高,格栅管式双钢板组合剪力墙的破坏形态是端部槽钢撕裂破坏,而不是管内混凝土压碎破坏;内填混凝土承担全部的压应力,可避免外侧钢板受压曲屈,外侧钢板承担全部的拉应力,可避免腔体内填混凝土受拉开裂,多腔式双钢板墙和腔体内填混凝土协同工作,优势互补;格栅管式双钢板混凝土组合剪力墙具有承载力高、延性大和耗能能力强等优点,滞回曲线较为饱满,极限水平位移角高达1/36。

交叉加劲肋钢板剪力墙低周反复荷载试验研究

进行了2个比例为1∶3的单层单跨交叉加劲肋钢板剪力墙在低周反复荷载作用下的抗震性能试验,重点研究了交叉加劲肋钢板剪力墙的屈曲形态、变形能力、滞回性能、构件的屈服承载力以及极限抗剪承载力等特性,试验揭示了交叉加劲肋钢板剪力墙具有很好的延性及耗能能力,可以作为高层钢结构的抗侧力体系.为利用钢板剪力墙屈曲后强度以及为抗震设计提供了依据.

波形钢板剪力墙及组合墙抗剪承载力研究

为研究波形钢板剪力墙及其组合墙在水平荷载作用下的破坏形态、受力性能以及抗剪承载力计算方法,设计了4个波形钢板剪力墙及其组合墙试件,进行了低周往复加载试验,并采用ABAQUS有限元软件对24个波形钢板剪力墙及其组合墙模型进行了模拟分析。研究结果表明:波形钢板剪力墙具有较好的变形能力,波形钢板能有效抑制混凝土裂缝的发展,并与混凝土具有很好的界面粘结力,水平波形钢板剪力墙较易在约束边缘构件底部形成塑性铰;波形钢板剪力墙及其组合墙具有较好的承载能力、延性和耗能能力,且承载力下降缓慢;ABAQUS有限元软件能较好地模拟试验,模拟结果与试验结果吻合较好,有限元计算结果表明:承载力随波形钢板的厚度和波角的增加有少量增加,此外,波形钢板-混凝土组合剪力墙承载力随剪跨比的增加而降低,竖向波形钢板剪力墙的抗侧承载力性能与水平波形钢板剪力墙的基本相同;该文提出的波形钢板剪力墙及其组合墙抗剪承载力计算公式,计算值与试验值吻合良好,可为设计和工程实际参考;H型钢柱对波形钢板-混凝土组合剪力墙的抗剪承载力贡献最小,竖向波形钢板对组合墙剪力分担率大于水平波形钢板的,竖向波形钢板更有利于提升组合墙的承载性能。

半刚性框架-防屈曲钢板墙结构的抗震性能试验研究

为研究半刚性框架-防屈曲钢板墙结构的抗震性能和传力机理,通过一榀1∶3比例单跨双层的半刚性框架-预制混凝土板防屈曲钢板墙的低周往复荷载试验研究,研究节点刚度与防屈曲墙体的相互影响效果,获得承载力、刚度、耗能和节点转动能力等指标。试验结果表明:该种结构具有优越的耗能能力,节点刚度退化小,墙板的设置显著降低节点区自身的延性和应力要求,半刚性框架和墙板协同工作良好;防屈曲构件的设置可改善钢板的实际受力,提高墙体的承载力及刚度,有效克服滞回曲线的"捏缩"现象,避免薄板墙的噪音及震颤,半刚性框架承担25%的水平剪力,试件面内呈弯剪破坏模式。研究为该种结构体系的工程应用和理论分析提供依据。

带可更换低屈服点耗能梁段-端板连接的钢框筒结构抗震性能试验研究

为研究带可更换低屈服点耗能梁段-端板连接的钢框筒结构(SFTS-RSLs)抗震性能和震后可更换能力,以耗能梁段长度和楼板组合效应为研究变量,设计3个2/3缩尺的单层单跨SFTS-RSLs子结构平面试件。框筒柱和裙梁采用Q460高强钢,耗能梁段采用低屈服点钢LYP225。通过水平低周往复加载试验对结构的破坏模式、刚度、承载力、耗能能力、延性、可更换能力以及耗能梁段塑性转角与超强系数进行研究。试验结果表明:试件滞回曲线饱满,延性高,具有稳定、良好的耗能能力和塑性变形能力;耗能梁段的破坏模式主要为翼缘严重屈曲且翼缘-端板焊缝撕裂或腹板撕裂;耗能梁段超强系数均值约为1.95,极限塑性转角超过0.18rad,远大于AISC 341-16规定的塑性转角限值0.08rad;楼板组合效应对结构承载力、耗能能力、延性、可更换能力、耗能梁段塑性转角和超强系数影响不大,对结构的弹性刚度影响显著;减小耗能梁段长度能够提高结构承载力、抗侧刚度、耗能梁段塑性转角和超强系数,但会降低结构的耗能能力和延性;加载过程中,结构的塑性变形与损伤集中在耗能梁段,框筒柱和裙梁处于弹性状态,有利于结构震后修复与正常使用功能的快速恢复。

波纹钢板剪力墙抗震性能试验研究

提出一种新型钢板墙—波纹钢板剪力墙。设计了两个不同形式的波纹钢板剪力墙试件,采用低周往复加载试验,分析二者的破坏形式,对滞回曲线、骨架曲线、延性、刚度及耗能性能等性能进行了系统的研究。研究表明:两种波纹钢板剪力墙均具有较高的极限承载力及初始刚度;屈曲承载力较高,屈服位移较小,能够较快地进入塑性耗能;滞回曲线较为饱满,不易发生捏缩现象。与横向波纹钢板剪力墙相比,竖向波纹钢板剪力墙的滞回性能及屈服后承载力更加出色。结果表明,在合理的参数设计下,所提出的波纹钢板剪力墙承载力高、耗能性能较强,是一种极具前景的新型抗侧力构件及耗能构件。

密肋框格防屈曲低屈服点钢板剪力墙抗震性能试验研究

密肋框格防屈曲低屈服点钢板剪力墙是一种新型抗侧力体系,采用力学性能优良的低屈服点钢作为内填墙板,通过密肋框格抑制钢板面外屈曲。为系统研究其抗震性能,进行了3榀1/3比例单跨两层半试件的低周往复荷载试验。对比分析各试件在循环荷载作用下的承载力、延性、刚度和耗能能力,探究不同节点刚度和框-墙连接方式的影响,考察三者的破坏形态。试验结果表明:密肋框格防屈曲钢板墙具有稳定的承载力和良好的塑性变形能力,结构初始侧向刚度大,耗能性能优良。防屈曲密肋框格的设置起到类似两边连接的作用,有效改善了内填板的受力特性,试件的滞回曲线饱满,避免出现"捏缩"现象。结构具有理想的屈服顺序和较为合理的破坏模式。梁柱节点对试件的抗震性能影响较小,降低连接刚度能够提高结构的延性和耗能。最后将各试件承载力和初始刚度的理论计算值与试验结果进行对比,二者较为吻合。

钢框架-装配式两边连接薄钢板剪力墙抗震性能试验研究

该文提出了一种适用于装配式高层钢结构的两边连接间断式盖板钢板剪力墙连接节点(DCPC),分别对一个带DCPC的装配式两边连接钢框架-钢板剪力墙试件(FPSPSW)和一个两边焊接钢框架-钢板剪力墙试件(FWSPSW)进行了低周往复加载试验,研究了两种不同连接形式的钢框架-钢板剪力墙试件的抗震性能,得到了两组试件各自的破坏形态、滞回曲线、骨架曲线及抗震性能指标等,对比分析了两者的破坏特征、延性性能、耗能能力及刚度退化等力学性能。结果表明:带DCPC的装配式两边连接钢框架-钢板剪力墙具有良好的抗震性能;结构本身符合"强框架弱墙板、强柱弱梁"的抗震设计理念;DCPC节点在不损失抗震性能的基础上,可提供比传统焊接钢板剪力墙结构更好的耗能能力,且保证了良好的震后可修复功能。