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。

双钢板-混凝土组合筒体剪力墙受力性能试验研究

通过对1片双钢板-混凝土组合筒体剪力墙的单调静力试验,研究了该类墙体的破坏特点和力学性能,分析了其剪切变形、腹侧墙和翼墙的剪力滞后现象以及腹侧墙的主应变方向等。试验结果表明:筒体剪力墙的破坏特点主要表现为腹侧混凝土的斜向开裂和翼墙混凝土的受拉水平裂缝,腹侧斜裂缝与加载方向的夹角接近40°且开展较多,而翼墙受拉水平裂缝开展较少,且主要集中在翼墙与腹侧墙相交位置;筒体剪力墙的受力特点是翼墙主要承受弯矩、腹侧墙主要承受剪力;筒体剪力墙剪切变形引起的水平位移占总水平位移的比例在加载过程中基本维持在70%以上;随着荷载增加,翼墙因剪力滞后造成的应力集中程度逐渐增加,受拉翼墙和受压翼墙在弹性阶段的应力集中系数分别为2.75和1.65;腹侧墙在弹性工作范围内表现出一定的剪力滞后现象;腹侧墙钢板主应变方向与混凝土的开裂方向基本一致,表明钢板与混凝土的变形协调。

单面受火双钢板-混凝土组合剪力墙的耐火性能试验研究

为研究双钢板-混凝土组合剪力墙结构的耐火性能,对3榀采用不同剪力件连接(螺栓连接、栓钉连接、栓钉和剪力杆组合连接)的双钢板-混凝土组合剪力墙进行了轴压力和单面ISO-834标准升温作用下的耐火性能试验,得到这种新型组合剪力墙结构在火灾下的温度场分布、轴向变形及破坏模式,并就不同剪力连接件对组合剪力墙耐火性能的影响进行了分析和比较.结果表明,剪力连接件能够保证钢板与混凝土共同工作;采用不同剪力连接件连接的组合剪力墙在火灾下的破坏模式是相同的,但不同剪力件对组合剪力墙耐火性能的影响不同,采用螺栓连接的组合剪力墙的耐火极限最短,采用栓钉和剪力杆组合连接的剪力墙耐火极限最长.

低剪跨比带约束拉杆双钢板-混凝土组合剪力墙抗震性能试验研究

为了研究低剪跨比带约束拉杆的双钢板-混凝土组合剪力墙的抗震性能,对6个带约束拉杆的双钢板-混凝土组合剪力墙试件进行了滞回加载试验,研究了低剪跨比情况下包含不同参数的组合剪力墙的破坏模式、变形能力及耗能能力,得到了试件的滞回曲线、骨架曲线、承载力、位移延性系数、刚度退化曲线以及累计耗能曲线.然后,采用Open Sees程序对带约束拉杆的双钢板-混凝土组合剪力墙试件和普通钢筋混凝土剪力墙分别进行了数值模拟分析.研究结果表明:在低剪跨比情况下,带约束拉杆的双钢板-混凝土组合剪力墙的抗震性能良好;减小约束拉杆间距和端部增设型钢构件均可提高试件的承载力并改善其延性;与普通钢筋混凝土剪力墙相比,组合剪力墙的承载力和耗能能力显著提高.

基于钢板屈曲分析的双钢板-混凝土组合剪力墙轴压承载力计算方法

为了考虑钢板屈曲对双钢板-混凝土组合(DSCC)剪力墙的轴压承载力的影响,该文首先以4个组合墙的轴压试验为基础,采用ABAQUS建立DSCC剪力墙的有限元模型。模型中混凝土采用实体单元,钢板采用壳单元,剪力连接件采用非线性弹簧单元SpringA,并考虑了材料非线性和钢板初始缺陷。在验证有限元模型后,研究了不同参数对钢板屈曲的影响,得到了钢板屈曲应力的计算公式。分析结果表明:当钢板出现局部横向贯通屈曲时,破坏模式为屈曲位置的混凝土压碎;当钢板未发生屈曲时,破坏模式为钢板屈服;墙侧面钢板宽度较小时,侧面钢板不会发生屈曲。最后,基于钢板屈曲分析以及构件极限状态下的应力状态分析,提出了新的DSCC剪力墙的轴压承载力计算方法,引入了钢板屈曲的影响。结构表明:对比规范JGJ/T380―2015采用的计算公式,该文提出的计算方法具有更高的精度和稳定性,可用于DSCC剪力墙的深入研究以及工程设计。

双钢板-混凝土组合剪力墙抗震性能试验研究

提出一种新型的配置L形拉结件的双钢板-混凝土组合剪力墙。通过两组共6个双钢板-混凝土组合剪力墙试件的拟静力试验,对此新型组合剪力墙的抗震性能进行了研究。试件改变参数主要为轴压比和连接件间距,在试验的基础上对试件的破坏形态、承载能力、滞回曲线、骨架曲线、刚度退化曲线等进行分析。试验研究表明:L形拉结件的配置既能增强外包钢板对核心内混凝土的约束作用又能抑制外包钢板的屈曲,充分保证了外包钢板和混凝土之间的协同工作,此新型组合剪力墙具有较高的承载力,较好的延性及耗能能力。在达到峰值荷载之前,墙体钢板未发生明显的局部屈曲变形,最终组合剪力墙均因端柱屈曲拉裂而开始破坏;破坏时极限位移角的平均值为1/58;随着距厚比减小,试件的水平承载力和延性系数均显著提高。

双钢板-混凝土组合剪力墙变形特性的有限元分析

建立了双钢板-混凝土组合剪力墙的精细化有限元模型,在模型中采用了基于断裂能和单元特征长度的混凝土应力-应变关系,有限元分析获得的墙体侧向力-侧向总变形关系、弯矩-曲率关系与已有的他人试验结果吻合较好。对曲率二次积分求得弯曲变形,将总变形分解为弯曲变形和剪切变形两部分。结果表明,破坏模式为弯曲控制的双钢板-混凝土组合剪力墙在加载过程中弯曲刚度和剪切刚度均有退化,其剪切变形不宜采用弹性方法计算,且剪切变形占总变形的比例在变形过程中基本上为常数。对剪切变形在总变形中所占的比例进行了参数分析,结果表明,剪跨比显著影响剪切变形的所占比例,轴压比的影响可忽略。最后,提出了该比例的实用计算公式。

带约束拉杆双钢板-混凝土组合剪力墙抗震性能数值模拟及参数分析

为了研究带约束拉杆的双钢板-混凝土组合剪力墙的抗震性能,进行了16个该形式组合剪力墙的反复加载试验,并采用OpenSees程序对带约束拉杆的双钢板-混凝土组合剪力墙试件进行数值模拟.在试验及数值模拟的基础上,对影响该形式组合剪力墙抗震性能的主要参数进行分析.结果表明,高宽比、轴压比以及约束拉杆间距对剪力墙的抗震性能影响显著.随着高宽比的增大,组合剪力墙的初始刚度以及屈服荷载和峰值荷载减小显著,其后期刚度退化和耗能能力降低;轴压比对组合剪力墙抗震性能的影响主要表现在后期刚度的退化程度;约束拉杆间距的减小可以提高组合剪力墙的承载力,减弱后期的刚度退化程度,增大其耗能能力.

核工程双钢板-混凝土组合剪力墙面内受剪性能试验研究

国内核工程双钢板-混凝土组合剪力墙的研究起步较晚,对组合剪力墙的面内受剪性能研究较少。文中通过4片中低剪跨比核工程双钢板-混凝土剪力墙试件的面内拟静力试验,研究其在恒定轴压力和面内低周水平往复荷载作用下的破坏模式、受剪承载力、变形能力、延性、刚度和耗能能力等指标,分析了距厚比、剪跨比等因素对双钢板-混凝土组合剪力墙受剪性能的影响。试验结果表明:试件的破坏模式均为剪切破坏;距厚比对组合剪力墙钢板局部屈曲和试件变形能力、延性有较大影响,但对承载力影响并不显著;剪跨比越大,组合剪力墙的受剪承载力越小,但变形能力和延性越大;试件的累积耗能随加载循环次数呈指数型增长,抗震性能良好。

双钢板-混凝土短肢组合剪力墙抗震性能试验

对4个双钢板-混凝土短肢组合剪力墙试件进行了试验,考虑了单调、循环两种加载方式以及1.0、2.0两种剪跨比,研究了该类墙体的破坏模式、延性、刚度、承载力、耗能等抗震性能指标.试验结果表明:组合剪力墙在加载过程中经历了混凝土的开裂和压溃、钢板的屈曲和屈服甚至断裂,其破坏模式属于典型的弯曲控制型破坏;组合剪力墙的位移延性系数均超过3.0,试件具有较好的变形能力;剪跨比为2.0的组合剪力墙具有更好的延性;循环加载组合剪力墙表面钢板的屈曲和混凝土的严重损伤,致使其耗能较差;循环加载组合剪力墙的极限荷载、延性系数较单调加载组合剪力墙均降低10%以上.提出限制表面钢板屈曲的优化建议.

带约束拉杆的双钢板-混凝土组合剪力墙承载力及变形分析

在对16个带约束拉杆的双钢板-混凝土组合剪力墙试件的滞回加载试验研究及数值模拟的基础上,分析得出该类型组合剪力墙在滞回荷载作用下的破坏模式以及影响其承载力和变形的主要参数。并综合考虑各主要参数影响效应,以承载力叠加法为基础,对其承载力和变形计算式进行数值拟合,推导出带约束拉杆的双钢板-混凝土组合剪力墙水平承载力和变形的计算公式。同时通过定量计算确定出该类型组合剪力墙在滞回荷载作用下的三折线型骨架曲线,该骨架曲线反映了组合剪力墙在水平荷载作用下的受力过程,计算值与试验值对比吻合较好。

钢板-混凝土组合剪力墙的承载力和应用研究

钢板-混凝土组合剪力墙具有承载能力高,耗能能力强的特点,可充分发挥钢板和混凝土之间的联合作用。从受力机理出发,介绍钢板-混凝土组合剪力墙的承载力计算方法,使用有限元法分析混凝土板厚、钢板的高厚比和跨高比对组合剪力墙承载力的影响。

火灾后双钢板-混凝土组合剪力墙抗震性能有限元分析

为探究火灾后双钢板-混凝土组合剪力墙抗震性能,建立并验证了温度场模型与力学模型。基于相同建模方法,对剪力墙建立了足尺的火灾前后模型,分析不同参数对剪力墙抗震性能影响。结果表明:(1)对于未受火墙体,增大轴压比和剪跨比能够提高墙体的抗弯承载力和变形能力。增大墙体配筋率可以提高抗弯承载力,但对变形能力影响不大。(2)随着火灾时间的加长,墙体在火灾后的初始刚度和抗剪承载力越低。当轴压比越大时,火灾时间的影响越显著。(3)高厚比和轴压比较大的墙体在长时间火灾后,其破坏模式将转变为墙体整体迅速朝着受火侧失稳,抗震性能急剧退化。(4)对于弯曲破坏的墙体,火灾增大了墙体的变形能力,对于压弯破坏的墙体,火灾引起的墙体整体失稳将削弱墙体的变形能力。

双钢板-再生混凝土组合剪力墙抗震性能有限元分析

为研究双钢板-再生混凝土组合剪力墙的抗震性能,在已有试验的基础上,使用有限元软件ABAQUS进行模型验证和分析,研究内容包括再生粗骨料取代率、距厚比、轴压比以及连接件形式。结果表明:(1)随再生粗骨料取代率的增加,试件抗弯承载力、抗剪承载力、初始抗侧刚度均出现不同程度的劣化;(2)当轴压比为0~0.5时,试件承载力随轴压比增大而减小,初始刚度随轴压比增大而增大;(3)剪跨比为1.5的再生混凝土(再生粗骨料取代率为100%)剪力墙试件,抗剪承载力随距厚比的增大而下降;(4)连接件形式对试件的早期承载力和刚度影响较小,但对加载后期的抗剪承载力和抗弯承载力影响较大。

基于分层壳单元的钢管-双钢板混凝土组合剪力墙弹塑性有限元分析

钢管-双钢板混凝土组合剪力墙是将钢管混凝土剪力墙与钢板混凝土剪力墙结合的一种新型抗侧力构件。基于分层壳单元,采用有限元软件MSC Marc建立6片钢管混凝土剪力墙模型。通过钢筋应力与混凝土应变云图揭示钢管混凝土剪力墙在荷载作用下的微观受力状态;通过基底剪力-顶点位移曲线分析钢管混凝土剪力墙的承载力、延性及耗能能力。结果表明:钢管混凝土剪力墙有限元计算结果与试验结果吻合良好。在钢管混凝土剪力墙模型基础上,又建立3片钢管-双钢板混凝土组合剪力墙模型对其进行分析,结果表明:基于空间分层壳单元的有限元模型能够有效模拟钢管-双钢板混凝土组合剪力墙的非线性性能,在剪力墙结构地震下弹塑性分析方面具有一定参考意义。

双钢板-混凝土组合剪力墙结构基础隔震性能分析

本文主要介绍双钢板-混凝土组合剪力墙结构具有的特点,运用有限元软件SAP2000尝试性建立双钢板-混凝土组合剪力墙结构非线性模型,并通过有限元时程分析对比得出隔震结构与非隔震结构的最大层间位移、各层速度和加速度。通过研究得出结论:隔震技术的减震性能卓越,对提高双钢板-混凝土组合剪力墙结构抗侧力水平有很大的帮助。

钢板-混凝土组合剪力墙裂缝产生机理及控制措施

主要对钢板-混凝土组合剪力墙裂缝产生机理及控制措施进行了初步探索。结合实际工程中钢板-混凝土组合剪力墙的结构形式和普遍存在的开裂现象进行试验研究。通过预热钢板-混凝土组合剪力墙结构中的钢板,在混凝土终凝前使其产生预膨胀,混凝土强度发展过程中钢板逐步收缩,以控制混凝土在凝结硬化过程中收缩受到钢板约束而产生的有害裂缝。试验证明,该措施能有效降低剪力墙钢板与混凝土应变差,对控制剪力墙裂缝具有显著的成效。

钢板-混凝土组合剪力墙研究

在超高层结构中,钢板-混凝土组合剪力墙可以有效避免钢筋混凝土剪力墙墙体过厚、纯钢板剪力墙内嵌钢板过早屈曲的缺陷,充分发挥钢材与混凝土之间的组合作用,具有广阔的发展前景。文章重点介绍国内外钢板-混凝土组合剪力墙的研究成果,并在此基础上提出一种新型双钢板-混凝土组合剪力墙,以期为今后组合剪力墙的发展提供参考借鉴。

水泥基复合材料双钢板组合剪力墙最佳ECC高度研究

为了研究工程用水泥基增强复合材料(ECC)双钢板-混凝土组合剪力墙的抗震性能,建立3片双钢板-混凝土组合剪力墙和12片不同ECC高度下的ECC双钢板-混凝土组合剪力墙数值模拟模型。通过对比不同剪跨比的ECC双钢板-混凝土组合剪力墙抗震性能,确定该组合剪力墙的最适ECC高度。结果表明:对比普通双钢板组合剪力墙,ECC双钢板-混凝土组合剪力墙的峰值荷载和屈服荷载均有所提升。ECC的加入大幅提升了整个结构的延性和耗能能力,中高剪跨比时,ECC对刚度退化影响不大。剪跨比为1.0时,ECC最佳高度取36 mm。剪跨比为1.5时,ECC最佳高度取180 mm。剪跨比为2.0时,ECC最佳高度取72 mm,双钢板-混凝土组合剪力墙抗震性能最好。

不同轴压比下组合剪力墙筒体的抗震性能

为分析双钢板-混凝土组合剪力墙筒体结构的抗震性能,利用ABAQUS有限元软件建立了轴压比分别为0.4、0.5、0.6、0.7的4个双钢板-混凝土组合剪力墙筒体模型,分析了不同轴压比下各剪力墙筒体的抗震性能、滞回曲线、骨架曲线、延性、刚度退化以及耗能能力。结果表明:双钢板-混凝土组合剪力墙筒体具有很强的耗能能力;轴压比越大,刚度退化速度越快;轴压比为0.5时,双钢板-混凝土组合剪力墙筒体延性最好,累积耗能最多,具有良好的抗震性能。