长沙某内置钢板混凝土剪力墙超高层结构超限分析设计

文章对长沙某200m超B级高度、底部加强区采用内置钢板砼剪力墙结构,采用PKPM和Midas Building两种有限元分析软件进行结构计算,对比校核结构各抗震参数是否满足规范要求,并采用Midas Building软件对其进行静力非线性、弹塑性时程分析,通过结构进入塑性后各数据的统计,得出该结构能满足抗震性能目标C的要求,总结出一些可用于设计的加强措施,为类似的工程项目提供了一定的设计参考。

焊接多腔双钢板-混凝土组合剪力墙抗震性能分析

大多数双钢板-混凝土组合剪力墙采用螺栓连接或焊接肋的方式使钢板和混凝土协同工作。然而,这种连接方式可能导致整体性和塑性变形效率较低,且制作复杂,焊接多腔双钢板-混凝土组合剪力墙能够有效地避免这些问题。为了深入研究焊接多腔双钢板-混凝土组合剪力墙的抗震性能,基于约束混凝土真三轴塑性-损伤本构模型和钢材弹塑性混合强化-韧性损伤本构模型,建立了组合剪力墙的精细化三维实体-壳模型,将模拟所得的滞回曲线、骨架曲线、刚度退化曲线、弹性刚度、承载力、累积耗能、等效阻尼粘滞系数和延性系数与已有拟静力试验结果相比较,发现两者吻合较好。分析结果表明:轴压比对组合剪力墙模型算例刚度和承载力的影响较小,而随剪跨比增大,组合剪力墙模型算例的刚度和承载力呈线性降低;轴压比对组合剪力墙模型算例总塑性耗能的影响较小,而剪跨比的影响较大,剪力墙总塑性耗能随剪跨比增大而降低;轴压比和剪跨比都不会改变算例各部件的耗能分配机制,即组合剪力墙模型算例以外钢板和内隔板耗能为主。

温度影响下不同轴压比双钢板混凝土组合剪力墙抗震性能

研究不同温度环境下不同轴压比双钢板混凝土组合剪力墙的抗震性能,以温度(40、20、-40℃)和轴压比(n=0.3、0.4、0.5、0.6)为控制参数,设计了12片剪力墙。利用ABAQUS对双钢板组合剪力墙试验进行对比验证,验证有限元结果的准确性。通过对12个剪力墙的承载能力、塑性变形能力、耗能能力、延性对比分析,探究其在代表性温度环境下轴压比对试件的抗震性能变化规律。结果表明,在相同的温度环境下,随着轴压比的增加,剪力墙的承载能力增加,延性降低。轴压比对于刚度退化的影响不明显。在20℃环境下,剪力墙的延性好于40和-40℃环境下延性。-40℃环境下,剪力墙的承载能力高于40和20℃环境。

单钢板混凝土剪力墙结构钢筋工程施工策划及实施

单钢板混凝土剪力墙结构是钢-混凝土组合剪力墙结构形式中的一种,可通过钢结构与钢筋混凝土结构的协同工作,充分发挥各自的优势。在钢筋混凝土剪力墙结构中配置端部型钢和钢板,会造成钢结构与混凝土结构相互交叉影响,改变钢筋混凝土剪力墙的施工工艺,因此要提前策划、采取应对措施,在满足结构设计和规范要求的前提下,做到钢结构快速精准安装,为后续插入钢筋绑扎工程创造条件,合理预留与钢筋工程的连接条件。钢筋骨架设置于钢结构外侧,要解决钢筋垂直于钢结构受到阻挡时采取的穿越/连接节点作法,以及整体钢筋施工工艺的梳理,使钢筋绑扎工程能够既符合要求,又能快速、有序安装,提高功效、保证质量。

装配式带夹芯保温槽型玻璃钢-钢板-槽钢-混凝土组合剪力墙轴压性能研究

提出一种装配式带夹芯保温槽型玻璃钢-钢板-槽钢-混凝土组合剪力墙,设计3个具有不同配筋形式和混凝土种类的墙板试件进行轴心受压试验,获得墙板在轴压作用下的破坏模式、荷载-位移曲线、荷载-应变曲线、承载力储备系数、延性系数、材料利用率等性能指标。通过ABAQUS有限元分析软件对墙板进行参数化分析,研究内嵌钢板强度和厚度对其轴压性能的影响。结果表明,墙板具有良好的承载力储备能力和延性性能;混凝土中掺入1%体积比的钢纤维可显著提高墙板内混凝土的抗拉性能,使混凝土强度得到更加充分的利用,布置钢筋可以显著提高墙板延性;墙板的承载力和延性随内嵌钢板厚度和强度的增加而增大,强度为Q355、厚度为4、6mm时,墙板材料利用率更高。提出适用于该类墙板的轴压承载力设计公式,考虑钢板屈曲和截面组合效应的墙板轴心受压承载力设计公式计算结果较精确。

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。

钢板-混凝土组合剪力墙裂缝控制及监测分析

以实际工程为背景,对1.7 m厚钢板-混凝土组合剪力墙的裂缝控制及监测进行分析。大体积混凝土构件,由于其水化热比较高容易产生温度裂缝,基于此首先对原材料及配合比进行优化设计,降低混凝土水化热。然后对大厚度组合剪力墙浇筑后采取合理的养护措施控制其内部温度以及对裂缝发生情况进行实测分析,最后经过一系列针对性的裂缝控制措施及监测结果表明,采用优化设计对大厚度组合剪力墙的裂缝控制优于同类工程的裂缝控制效果。

预制内置钢板剪力墙连接及其受力性能分析

为提高建筑施工效率和推广环保理念,提出了预制内置钢板混凝土剪力墙结构。利用ABAQUS软件建立了现浇钢板混凝土剪力墙与预制钢板混凝土剪力墙模型,对比了两者的受力性能。同时,还建立了不同影响参数下的预制钢板混凝土剪力墙模型,分析了各参数对剪力墙性能的影响。结果表明:预制钢板混凝土剪力墙与现浇钢板混凝土剪力墙受力性能相似。对于预制钢板混凝土剪力墙,随着栓钉个数的增加,节点极限承载力会先提升后下降,研究建议将剪力墙螺栓个数设计为24个。增加轴压比和混凝土强度等级均可使节点极限承载力有所提升。

钢板夹心混凝土组合剪力墙的变形能力研究

为研究钢板夹心混凝土组合剪力墙的变形能力,该文基于平截面假定推导了钢板夹心混凝土组合剪力墙的截面曲率延性系数,并利用等效塑性铰假定进一步得到其位移延性系数,通过已有试验结果验证了该计算方法的可靠性。利用该计算方法研究了轴压比、端柱套箍指标、剪力墙高宽比、钢板强度、混凝土强度等参数对钢板夹心混凝土组合剪力墙位移延性系数的影响。研究表明:通过控制剪力墙轴压比,适当提高端柱套箍指标,使用低强度钢材以及设置有效构造隔板可有效保证剪力墙的变形能力。

高强混凝土-钢板复合剪力墙试验研究

剪力墙是高层建筑中有效的抗侧向荷载构件。本文开展了由高强度混凝土墙和预埋钢板组成的组合剪力墙体系的抗震性能试验研究。在准静力反循环荷载作用下,分别对不同高宽比(1.5、2.7)的钢筋混凝土剪力墙(RCSW)和钢筋混凝土-钢板剪力墙(RCSPSW)两组墙体试件进行了构造和试验。且对试件的损伤进展、破坏模式和载荷-位移响应进行了研究和比较。试验结果表明,高强度RCSPSW体系具有良好的侧向载荷强度和可接受的变形能力,且轴向压缩载荷对RCSW和RCSPSW的延性都有不可忽视的影响,建议RCSPSW在工程实践中应用轴压比上限为0.5。

探究型钢混凝土组合结构钢板剪力墙施工技术

随着当下高层建筑和桥梁工程对结构性能要求的日益提高,型钢混凝土组合结构,尤其是钢板剪力墙的应用十分广泛。为提高型钢混凝土组合结构钢板剪力墙施工质量,本篇文章主要是以实际工程为此次的举例,从施工流程出发,探讨了施工中不同阶段的技术要点,实现了施工过程的标准化与效率化,以此为相关人员提供相应的实践参考。

内置钢板组合剪力墙剪切性能研究

为研究带栓钉的内置钢板组合剪力墙抗剪性能及承载力变化规律,文中开展了4个带栓钉的内置钢板组合剪力墙抗剪试验,并通过ABAQUS有限元软件研究了不同约束边缘构件和不同型钢含钢率对剪力墙剪切性能的影响。研究结果表明:随着高宽比的减小,组合剪力墙由弯曲变形转向剪切变形转变,抗侧刚度和荷载值都有明显提高,但延性随之降低。随着边缘构件约束的增强,剪力墙各阶段的刚度和承载力提高很大,其变形能力也会相应提高。随着约束边缘构件含钢率的增加,剪力墙的极限承载力和变形能力也逐渐增强。

带栓钉的内置钢板混凝土组合剪力墙抗剪性能研究

为研究带栓钉的内置钢板混凝土剪力墙的受力状态及承载力的变化规律,以4个带栓钉的内置钢板混凝土剪力墙试验研究为基础,采用有限元软件ABAQUS建立了22组带栓钉的内置钢板混凝土剪力墙的有限元模型,模拟了加载的过程和剪力墙的受力性能,考虑了材料的非线性,栓钉的滑移模型等,并将模拟结果与试验结果进行对比.分析不同参数如墙体厚度,钢板厚度,栓钉的直径、间距,轴压比及高宽比对组合墙的水平承载力和变形的影响,主要得到了栓钉对内置钢板混凝土剪力墙的影响规律.分析结果表明:当墙体、钢板厚度满足一定要求时,采用较大直径栓钉可以明显提高墙体的抗剪承载力,但随着栓钉直径的增大,承载力增加减慢;加密布置细直径栓钉后剪力墙承载力提高明显,而且延性较好.通过栓钉的模拟计算,拟合了带栓钉的内置钢板钢筋混凝土剪力墙的受剪承载力公式,可为设计应用提供理论依据.

新型外包钢板内置钢筋桁架混凝土组合剪力墙抗震性能参数分析

为研究新型外包钢板内置钢筋桁架混凝土组合剪力墙的抗震性能,使用有限元软件ABAQUS建立符合实际试验情况的模型。依据已验证的有限元模型,建立12个不同参数的组合剪力墙模型进行往复加载分析,研究钢筋桁架直径、剪跨比等参数对新型外包钢板内置钢筋桁架混凝土组合剪力墙抗震性能的影响。结果表明:钢筋桁架直径的增大,可以显著增强组合剪力墙的延性与变形性能;随剪跨比的增大,峰值承载力逐渐降低,延性先提高后下降。

内置分块波纹钢板-混凝土组合剪力墙抗震性能分析

传统的钢板-混凝土组合剪力墙构造复杂、现场施工难度大,由于连续的钢板将剪力墙的混凝土一分为二,还可能导致墙体整体性变差。为克服上述缺陷,本文提出了一种内置分块波纹钢板的新型钢-混凝土组合剪力墙,并对其抗震性能进行了数值分析。基于ABAQUS有限元计算软件,首先验证了本文提出的建模方法的可靠性,进一步建立了内置水平、竖向分块波纹钢板-混凝土组合剪力墙的非线性数值分析模型。计算结果表明:墙体的滞回曲线饱满,具有良好的延性及耗能能力;波纹钢板的放置方向对墙体性能的影响很小;加大轴压比或减小高宽比都会降低墙体的延性。

双层钢板-内填混凝土组合剪力墙整体稳定性分析

考虑几何初始缺陷和材料非线性,对带钢管混凝土端柱的双层钢板-内填混凝土组合剪力墙进行有限元弹塑性整体稳定性分析,研究高度、宽度、厚度、钢板与钢管厚度、混凝土强度和钢材强度等参数对墙体整体稳定性能的影响。通过有限元分析,得到极限稳定承载力、荷载-位移曲线和与组合剪力墙发生失稳时的应力云图。采用三项式和《钢结构设计标准》(GB 50017—2017)的整体稳定系数公式进行分段拟合,拟合出整体稳定系数计算公式。最后提出轴压作用下的组合剪力墙的极限稳定承载力公式。结果表明:拟合公式计算的整体稳定系数略低于有限元模拟结果,说明本文提出的整体稳定系数计算公式较为安全合理。

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。

双钢板混凝土组合剪力墙-钢梁单边螺栓端板连接节点抗震性能研究

为解决双钢板混凝土组合剪力墙与钢梁难以实现现场免焊装配化连接的问题,提出了一种采用分体垫片式单边螺栓端板连接的装配式节点构造,设计并制作了两个足尺试件进行低周往复加载试验及有限元分析,研究了连接节点的变形机理、破坏形态、承载能力、延性、耗能能力以及刚度退化性能。研究结果表明:根据节点区竖放H型钢翼缘厚度不同,节点破坏模式可分为梁端塑性铰破坏和柱壁破坏;发生梁端塑性铰破坏的节点滞回曲线呈饱满的梭形,表现出良好的抗震性能,柱壁及节点区内填混凝土基本保持完好;发生柱壁破坏的节点表现为螺栓孔周钢板受拉形成圆形屈服面,内填混凝土压溃,承载力较低且刚度退化严重,耗能能力较差,加载后期节点的转角主要源于节点区的转动,该失效模式在设计中应予以避免。

内置钢板钢筋混凝土组合剪力墙数值模拟

内置钢板钢筋混凝土组合剪力墙具有良好的抗震性能,目前已在超高层建筑中得到越来越多的应用。采用OpenSees程序对普通钢筋混凝土剪力墙和钢板组合剪力墙试验构件进行模拟分析,验证了建模与分析方法的合理性与准确性,分析结果表明,该方法能够较好地模拟组合剪力墙的弹塑性行为。分析了轴压比和配钢率这两个关键参数对内置钢板组合剪力墙抗震性能的影响。计算结果表明,与普通钢筋混凝土剪力墙相比,内置钢板可以明显提高构件的承载力、延性和滞回耗能;轴压比和配钢率对组合剪力墙的抗震性能有较大影响。

剪跨比为1的内置钢板-混凝土组合剪力墙抗震性能试验研究

为改善复杂高层建筑中剪力墙的抗震性能,进行剪跨比为1的2个无内置钢板的型钢混凝土剪力墙试件和12个有内置钢板-混凝土组合剪力墙试件的低周反复加载试验,揭示轴压比和内置钢板厚度(即墙身含钢率)对试件抗震性能的影响规律。结果表明,相对于无内置钢板的型钢混凝土剪力墙试件而言,内置钢板-混凝土组合剪力墙试件的承载能力、变形能力和耗能能力均显著提高,但是要使这三者综合最佳,应该将墙身含钢率控制在一定范围内,且设计轴压比应控制在0.50以内。