水平荷载作用下冷弯薄壁型钢剪力墙的失效机制与设计方法

为研究水平荷载作用下冷弯薄壁型钢剪力墙的失效机制和设计方法,对6片冷弯薄壁型钢剪力墙的足尺试件进行低周反复加载试验,分析了墙体高宽比、墙面蒙皮板配置和边龙骨配置对剪力墙的破坏机理、抗侧刚度、承载力、滞回性能和延性性能的影响.试验结果表明,冷弯薄壁型钢剪力墙在水平荷载作用下的破坏模式可分为剪切破坏和弯曲破坏2类.墙体高宽比、抗剪能力与抗弯能力的强弱配置关系是影响墙体破坏机制的2个重要因素.冷弯薄壁型钢剪力墙的抗侧刚度和承载力能力随着边龙骨配置的增强而增大,随着高宽比的增大而减小.针对抗震性能等级为性能Ⅲ和性能Ⅳ的冷弯薄壁型钢剪力墙,建议进行强弯弱剪设计,放大系数取1.1,以确保剪力墙在地震作用下具备良好的延性.

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。

钢框架-冷弯薄壁型钢剪力墙结构抗震性能试验研究

对钢框架-冷弯薄壁型钢剪力墙结构足尺试件进行水平低周往复加载试验,得到延性、耗能能力、刚度及承载力等指标,考察该类结构的破坏模式和耗能机理。对有无钢框架约束的冷弯薄壁型钢墙体进行比较,发现受钢框架四周约束的冷弯薄壁型钢墙体整体性增强,塑性性能得到改善,杆件材料利用率增加,可以充分发挥剪力墙的作用。钢框架-冷弯薄壁型钢剪力墙结构滞回曲线饱满、下降段承载力只略有降低,与钢框架-钢板剪力墙结构表现类似,优于与框架柱未连接的情况。试验结果表明,冷弯薄壁型钢剪力墙利用自身变形来充分发挥耗能作用,与钢框架之间耦合效应显著,整体侧向刚度大,延性系数达3.33,具有良好稳定的抗震性能。

型钢混凝土剪力墙用高强高性能混凝土收缩与抗裂性能研究

剪力墙结构是当前建筑物最为主要的结构形式。随着高层建筑建设速度以及规模持续加快,混凝土质量要求也在不断提高。在建筑物建设的过程中,不仅需要保障结构安全性以及功能性,更需要高效利用各类建筑材料达到绿色、持续发展的目的。随着建材领域研究速度的不断加快,高强高性能混凝土已经逐步运用到高层建筑建设中,尤其在型钢混凝土剪力墙结构,这种结构在高层建筑中使用率较高。与常规混凝土相比,高强高性能混凝土在收缩性以及抗裂性方面更具备优势。本次研究主要对型钢混凝土剪力墙用高强高性能混凝土收缩与抗凝性能的特点进行分析。

高宽比对锁铆连接冷弯型钢剪力墙力学性能的影响研究

为将锁铆连接代替传统螺钉连接引入冷弯型钢剪力墙中,通过对四面足尺的锁铆连接冷弯型钢剪力墙进行了单调与往复加载的试验研究,并结合有限元数值分析,探明了高宽比对锁铆连接剪力墙力学性能的影响;在螺钉连接剪力墙抗剪承载力和刚度折减计算方法的基础上,提出了适用于锁铆连接剪力墙抗剪承载力和刚度的折减计算方法及其高宽比限值。结果表明:高宽比对锁铆连接剪力墙的破坏模式影响较小,而对其抗剪承载力、刚度和变形能力影响显著;采用北美规范AISI S400对不同高宽比的锁铆连接剪力墙抗剪承载力和刚度的折减程度偏于保守,提出的折减计算方法可为预测锁铆连接剪力墙的折减程度提供依据,并建议锁铆连接剪力墙高宽比限值为9∶4。

截面中部配置型钢的混凝土剪力墙抗震性能研究

本文通过试验研究了型钢混凝土(SRC)剪力墙的抗震性能,对16个试件进行了低周反复加载试验,得到了这些构件的延性比;研究了高宽比等参数对型钢混凝土剪力墙抗震性能的影响。在试验中,研究了在中部配置型钢的型钢混凝土剪力墙,结果表明这种新型的型钢混凝土剪力墙具有更好的抗震性能。在试验的基础上,本文建立了型钢混凝土剪力墙恢复力骨架曲线的数学模型,为分析高层结构的非线性地震反应分析提供了基础数据。

T形型钢短肢剪力墙低周反复荷载试验研究

为了解决T形短肢剪力墙承载力、延性不对称及在腹板受压时破坏为脆性的问题,提出了型钢短肢剪力墙的概念,即在腹板端部设置型钢暗柱.通过低周反复荷载试验揭示了型钢短肢剪力墙的破坏形态.试验结果表明:型钢短肢剪力墙的承载力和延性有显著提高,适当配置型钢后滞回曲线接近对称,构件的综合性能得到明显改善.

暗支撑型钢混凝土剪力墙抗震性能试验研究

为了研究不同数量暗支撑对型钢混凝土剪力墙的抗震性能影响,选取4个剪跨比为1.75的矩形截面型钢混凝土剪力墙试件进行了低周反复荷载下的试验研究(其中1个为普通剪力墙对比试件,3个为工字钢暗支撑剪力墙试件),对比分析了不同数量暗支撑条件下型钢混凝土剪力墙试件的破坏特征、承载力、刚度、延性、滞回特性及耗能能力.试验研究表明:带暗支撑型钢混凝土剪力墙试件的裂缝细密且分布区域较大,塑性铰发展充分,滞回曲线饱满,耗能能力明显提高;带暗支撑型钢混凝土剪力墙试件的屈服荷载和极限荷载相比普通剪力墙分别提高了88.76%和91.97%,极限位移角提高26.67%,抗震能力比对比试件显著提高.

轻型钢木组合剪力墙抗侧性能试验研究

对轻型钢木组合剪力墙抗侧性能进行研究,设计一个轻型钢框架对比试件,进行单调加载试验;两个轻型钢木组合剪力墙试件,进行低周反复荷载试验;考察有无OSB板及板厚对轻型钢木组合剪力墙抗侧性能的影响,研究墙体的破坏形态、抗侧承载力、滞回性能、延性、耗能能力等.研究结果表明,轻钢龙骨框架中引入常用的OSB板组成轻型钢木组合剪力墙可提高其侧向承载能力,随着板厚的增加抗侧性能有所提升;轻型钢木组合剪力墙抗震性能较差,轻钢龙骨框架与OSB板未能良好地协同变形发挥其组合作用,可见自攻螺钉未能起到较好的连接作用.建议进一步深入探究其协同工作机理及覆面板材料和厚度等参数的影响规律,为轻型钢木组合剪力墙工程实际提供参考.

T字型钢管束组合剪力墙变形性能研究及有限元分析

钢管束组合剪力墙是一种新型的双钢板剪力墙结构,施工方便、布置灵活。对5组T字型钢管束组合剪力墙在往复荷载作用下的性能进行了试验研究,分析其滞回曲线及耗能能力,同时分析了结构的剪切变形与侧向变形性能,尤其对剪力墙钢板不同高度处应变进行了详细分析。采用ABAQUS有限元软件对T字型钢管束组合剪力墙试验过程进行模拟,模拟效果良好,为进行参数化分析及公式推导提供基础。试验结果与有限元模拟均表明:T字型钢管束组合剪力墙承载力高、抗震性能优越。

型钢混凝土剪力墙的设计方法

进行8个剪跨比为2.5的型钢混凝土剪力墙试件的拟静力试验。通过改变试件的轴压比、配箍特征值和配钢率,研究其在往复水平荷载作用下的破坏机理、滞回性能、变形能力以及耗能能力。在试验研究的基础上,对型钢混凝土剪力墙的设计方法进行研究。基于平截面假定并考虑约束边缘构件影响,分析型钢混凝土剪力墙屈服状态和承载力极限状态时的截面应力、应变分布,提出剪力墙的屈服承载力和极限承载力的计算方法;通过建立剪力墙顶点位移角与底部截面曲率和塑性铰区长度的关系,提出基于剪力墙顶点位移角的截面变形能力设计方法。基于分析结果,提出配箍特征值和约束边缘构件长度的建议。研究结果表明:这种剪力墙的破坏形态为墙底部截面约束区混凝土被压碎的弯曲型破坏;试件的滞回曲线饱满,没有明显的捏缩现象;采用本文所提公式所得计算值与试验值基本符合,说明所提出方法的可靠性。

型钢混凝土剪力墙轴压比计算及其限值研究

型钢混凝土剪力墙构件具有良好的抗震性能,已在高层和超高层建筑中得以广泛应用。然而我国规范中,对这种结构的轴压比计算方法及限值问题没有给出针对性的条文,在工程实践中,设计人员只能套用普通混凝土剪力墙的相关规定,限制了这种新型结构的推广。本文通过ANSYS程序分析了若干在轴向压力作用下的型钢混凝土剪力墙构件,得到了墙底截面处型钢与混凝土的应力分布情况,从而推导出型钢混凝土剪力墙构件的轴压比计算公式;另外,通过构件低周反复加载试验与计算机数值仿真技术相结合的方法,分析了型钢混凝土剪力墙构件的轴压比限值问题,并提出了设计建议。

不同分布筋间距下型钢混凝土剪力墙抗震性能试验

为研究分布筋间距对型钢混凝土剪力墙抗震性能的影响,设计了4个矩形截面型钢混凝土剪力墙试件(其中1个为不带暗撑的普通剪力墙对比试件,3个为带X形暗撑的型钢混凝土剪力墙试件),进行了低周反复荷载试验。结果表明:型钢混凝土剪力墙试件的承载力随着分布筋间距的增大而减小,其分布筋间距为100,150,200 mm的试件承载力较对比试件分别提高了66.8%,45.9%和41%;型钢混凝土剪力墙试件的延性随着分布筋间距的增大而呈线性降低趋势,其分布筋间距为100,150,200mm的试件延性系数较对比试件分别提高了27.8%,29.2%和11.3%;试件的分布筋间距越小其裂缝越细密,沿暗支撑走向分布越明显,塑性铰范围越大,耗能能力越高,抗震性能越好。

型钢混凝土T形短肢剪力墙非线性分析

为了研究型钢短肢剪力墙的承载力性能,运用大型有限元软件ANSYS设计了1∶1的型钢短肢墙试件。通过有限元软件的模拟试验,运用有限元软件的后处理功能处理的试验结果分析研究短肢剪力墙的承载力性能。分析了短肢剪力墙的破坏过程及破坏特征,对试件的极限承载力,屈服承载力,开裂荷载进行了深入的研究。定量地分析了短肢剪力墙的墙肢长宽比和型钢配钢量对其承载力的影响。在此基础上得到结论为:短肢剪力墙配置型钢后承载力提高较大,适当的型钢短肢墙的墙肢长宽比和型钢配钢量对其承载力有明显影响。

型钢混凝土剪力墙结构基于位移抗震设计方法研究

提出了型钢混凝土剪力墙结构基于位移抗震设计中的设防水准、性能水平以及性能目标。对相应状态进行了宏观描述,并对性能水平进行了量化。将型钢混凝土结构的性能水平划分为"使用良好、生命安全、防止倒塌"三个性能水平,通过统计分析提出了型钢混凝土剪力墙结构各性能水平的层间位移角限值,然后通过剪力墙结构的侧移模式求出目标位移。建立了考虑高阶振型影响的型钢混凝土剪力墙结构基于位移的抗震设计方法和流程,通过一个算例说明了设计的基本步骤。本文方法为型钢混凝土剪力墙结构基于位移的抗震设计提供了一个可供参考的思路。

型钢混凝土剪力墙抗震性能影响参数研究

型钢混凝土剪力墙是一种广泛应用于高层混合结构中的剪力墙形式。本文采用通用有限元程序ADINA,以边缘构件含钢率为主要参数,对不同剪跨比的几组剪力墙承载力和变形能力进行了分析,并与考虑了剪力墙混凝土等级、轴压比、配筋率和边缘约束指标等参数影响的剪力墙性能进行了比较研究。结果表明,在高层结构中采用较高强度的混凝土是有利的,但剪力墙的轴压比需要严格限制,且墙体配筋率并不是提高其抗震性能的有效手段。在高层混合结构剪力墙中,通过边缘构件设置型钢可有效增加墙体延性,且边缘约束构件的约束指标可取0.32左右。

基于纤维模型的型钢混凝土组合剪力墙滞回性能分析

为更深入研究型钢混凝土剪力墙的抗震性能,在已有该类剪力墙滞回性能试验结果基础上,采用Open Sees软件中非线性纤维梁-柱单元进行低周往复加载的数值模拟,通过直接在截面层次定义非线性剪切恢复力方法模拟纤维截面的抗剪。计算结果与试验结果总体吻合较好,表明该纤维模型法能较好模拟型钢混凝土剪力墙的抗剪承载力、捏缩效应及刚度退化。该方法可为此类结构体系的弹塑性分析提供参考。

新型波纹钢板覆面冷弯薄壁型钢龙骨式剪力墙抗震性能研究

为提高墙体延性,对4片面板开缝的波纹钢板覆面冷弯薄壁型钢剪力墙足尺试件进行了水平单调加载和循环反复加载试验,研究了加载方式、墙体高宽比、面板开缝等因素对剪力墙抗震性能的影响,得到了各类墙体的承载能力、刚度、延性以及耗能等力学性能指标。研究结果表明:加载方式对开缝剪力墙的抗剪承载力影响不明显;开缝剪力墙的抗剪承载力随高宽比增大而降低;面板开缝使得波纹钢板覆面剪力墙在保持较高的抗剪承载力的同时,延性得以显著提高。此外,利用OpenSees程序建立了冷弯薄壁型钢整体房屋的简化分析模型,对分别设置有开缝及不开缝剪力墙的整体房屋模型的抗倒塌能力进行了比较,结果表明采用面板开缝的波纹钢板覆面剪力墙可有效降低结构的倒塌概率。

型钢混凝土剪力墙抗震性能研究综述

型钢混凝土剪力墙作为高层建筑结构体系中的重要组成部分在我国已得到应用.型钢的加入弥补了普通钢筋混凝土剪力墙延性和抗震性能差的缺点.本文对国内外的新型型钢混凝土剪力墙做了简要介绍,简述了其抗震性能的研究现状,并提出当前型钢混凝土剪力墙研究中还存在的一些问题.

型钢混凝土剪力墙抗震性能研究

型钢混凝土剪力墙是一种广泛应用于高层混合结构中的剪力墙形式。本文采用通用有限元程序ADINA,以边缘构件含钢率为主要参数,对不同剪跨比的几组剪力墙承载力和变形能力进行了分析,并与考虑了剪力墙混凝土等级、轴压比、配筋率和边缘约束指标等参数影响的剪力墙性能进行了比较研究。对混合结构中剪力墙抗震性能的主要影响参数提出了设计建议。