钢框架-密肋网格复合钢板剪力墙结构抗震性能研究

对一榀单跨两层钢框架-密肋网格复合钢板剪力墙结构进行拟静力试验研究,系统分析结构的受力机制、破坏模式和耗能机理,得到承载力、刚度及耗能能力等指标,评价该种结构体系的抗震性能。基于稳定理论,推导保证墙板不发生整体面外剪切屈曲的肋条最小刚度限值计算公式。结果表明:结构在弹性阶段主要依靠墙板的剪切机制和钢框架共同承担水平荷载,非弹性阶段区格中钢板的对角拉力带为结构提供侧向承载能力;当肋条刚度满足一定条件时,能够有效地避免墙板的整体面外屈曲,提高结构的弹性刚度,克服滞回曲线的"捏缩"效应,减小钢板的噪音及震颤,显著增强结构的耗能能力,使结构具有更好的舒适性,便于推广应用;框架与钢板墙协同工作良好,结构塑性变形能力强,安全储备高,是一种优良的抗侧力体系;破坏模式为各区格中的钢板撕裂,拉力带效应明显,边框架柱脚及边框架梁端形成塑性铰。

半刚性框架-密肋网格复合钢板剪力墙结构抗震性能试验研究

对一榀单跨两层半刚性框架-密肋网格复合钢板剪力墙结构进行了低周反复荷载作用下的试验研究。系统分析了结构的受力机制、破坏模式和耗能机理,得到了承载力、刚度、延性及耗能能力等指标,评价了该种结构体系的抗震性能。结果表明:结构在弹性工作阶段主要依靠墙板的剪切机制承担水平荷载,非弹性阶段区格中钢板的对角拉力带为结构提供侧向承载能力;密肋网格的设置有效限制了内嵌钢板的面外变形值,提高了结构的弹性刚度,克服了滞回曲线的"捏缩"效应,减小了钢板的噪音及震颤,显著增强了结构的耗能能力;框架与钢板墙协同工作良好,结构塑性变形能力强,安全储备高,是一种优良的抗侧力体系;破坏模式为各区格中的钢板撕裂,拉力带效应明显,边框架柱脚及边框架梁端形成塑性铰。

密肋网格防屈曲钢板剪力墙结构性能试验研究

为了研究密肋网格防屈曲构件对钢板剪力墙结构性能的影响,对设置防屈曲构件和不设置防屈曲构件的两榀三层钢板剪力墙结构进行了拟静力试验研究。对比分析两种结构的滞回性能,破坏模式,以及承载力、耗能和刚度等力学性能指标。研究表明:在不考虑肋条对内填板嵌固的基础上,需对密肋网格防屈曲钢板剪力墙肋板间距以及肋板刚度进行构造设计;相比于不设置防屈曲构件的钢板剪力墙,密肋网格防屈曲钢板剪力墙结构,避免了结构滞回环体的捏缩现象和墙板的整体呼吸效应,极大减弱了墙板的声响和震颤现象,降低了边框柱的破坏程度;墙板破坏为小区格内板件和边缘板件的局部屈曲,肋板未发生破坏;设置防屈曲构件结构的承载力和耗能量分别提高24%和20%,位移延性系数降低28%。

密肋网格约束型钢板剪力墙结构抗震性能试验研究

为研究密肋网格约束型钢板剪力墙结构的抗震性能,通过对一榀密肋网格约束型钢板剪力墙结构的拟静力试验研究,获取了结构的滞回曲线、骨架曲线及各阶段荷载和位移值.试验分析了结构的破坏模式,滞回性能、延性、承载能力及耗能等抗震性能指标.试验结果表明:密肋格板将钢板分成小区格板件,减小了墙板的高厚比,有效规避了薄板墙的声响和震颤现象,避免了滞回环体的捏缩现象,降低了边框柱的破坏程度.墙板变形以小区格板件的局部屈曲为主.

半刚性框架-密肋网格不同屈服点薄钢板剪力墙时程分析研究

采用有限元软件ABAQUS对内填墙板屈服强度分别为100 N/mm^2、160 N/mm^2和235 N/mm^2的半刚性框架-密肋网格钢板剪力墙进行动力时程分析。对三个模型在大震下的层间位移角、墙板面外变形、应力反应、加速度响应及层间剪力等进行了对比研究。结果表明:大震下屈服点越低的墙板越早进入塑性状态并开始屈服耗能,其层间位移角及相应的平面外塑性变形越大,刚度退化越明显。同时,内填墙板仅出现局部屈曲,且先于周边框架进入塑性阶段,梁、柱及节点未发生明显变形,结构未发生整体面外屈曲,受力模式符合"强框架、弱墙板"的设计理念,密肋网格的设置提高了墙板的面外约束刚度,限制了墙板的平面外变形。

抗弯钢框架-密肋网格复合钢板墙抗侧力体系抗震性能理论与试验研究

提出了密肋网格复合钢板剪力墙,并与抗弯钢框架相结合,充分发挥各自的性能。从理论和试验两个方面对其抗震性能进行了研究。其中理论分析主要研究了密肋网格复合钢板剪力墙的受力机制,提出了密肋网格板的构造措施,并通过有限元模型分析了其受力性能;试验研究主要针对一榀双跨两层抗弯钢框架-密肋网格复合钢板剪力墙试件进行拟静力试验,考察其在低周反复荷载作用下的侧向刚度及承载性能、滞回特性、耗能能力及破坏特性等,评价了该体系的抗震性能。研究表明:该体系在弹性阶段主要依靠墙板的剪切机制和钢框架共同承担水平荷载,非弹性阶段区格中钢板的对角斜向拉力带为结构提供侧向承载能力;密肋网格板避免了墙板发生整体剪切屈曲,限制了钢板的面外变形值,提高了其弹性刚度,缓解了墙板拉力带对边框架柱的附加弯矩,保护了主要受力构件,克服了滞回曲线的捏缩现象,显著增强了其耗能能力;钢框架与密肋网格复合钢板剪力墙具有良好的协同工作性能,体系变形能力强,大变形状态下具有稳定的承载性能,安全储备高,是优秀的抗侧力体系;破坏模式为区格中钢板屈曲屈服并撕裂,拉力场效应明显,钢框架梁端及钢框架柱底形成塑性铰。

密肋复合墙-剪力墙混合结构水平位移计算方法研究

密肋复合墙-剪力墙混合结构是把密肋复合墙与剪力墙组合起来,形成的一种新型联合抗侧力结构,有效解决了密肋结构在7度及以上地震烈度区建造高度、应用范围受限的问题。对水平荷载作用下复合墙-剪力墙结构的位移计算方法进行研究:依据Timoshenko梁基本理论,将密肋复合墙视为弯剪型悬臂墙,同时考虑其弯曲变形和剪切变形,采用变形连续化方法建立了结构体系的位移微分方程,以常见倒三角形荷载为例推导了密肋复合墙弯曲变形、剪切变形和结构总水平位移的解析表达式。算例分析表明:复合墙-剪力墙结构与框剪结构的刚度特征值、位移公式完全相容,后者可视为前者在复合墙抗弯刚度取无穷大时的一种特殊表现形式;结构侧移曲线呈现弯曲变形为主的弯剪型特征,但复合墙的剪切变形在总变形中占有一定比重,不应忽略。研究工作为复合墙-剪力墙结构的内力计算和抗震设计提供了基础。

半刚性框架-密肋防屈曲钢板剪力墙试验研究及数值模拟

提出了一种半刚性框架-密肋防屈曲钢板剪力墙,并对该结构进行了低周反复试验,研究了其滞回曲线、骨架曲线、延性及耗能性能.试验结果表明该结构具有较高的抗侧刚度、承载力和稳定的耗能能力.并在试验研究的基础上,通过ABAQUS对该结构进行了有限元模拟,在承载力、层间位移、破坏形式等方面与试验结果吻合较好.并且通过有限元模拟了非加劲、加劲板的弹性屈曲荷载,其模拟结果与理论值、《高层民用建筑钢结构技术规程》规定值接近,表明密肋的设置有效地避免了内填板的整体屈曲,保证了内填板剪切屈服先于弹性屈曲.该研究为其理论分析和工程应用提供了依据.

装配式交叉密肋钢板剪力墙参数影响分析

提出装配式交叉密肋钢板剪力墙结构,利用有限元分析方法建立纵横密肋钢板剪力墙试验有限元模型,验证建模方法的有效性及可靠性;建立交叉密肋钢板剪力墙有限元模型,选取内嵌钢板高厚比、密肋钢板网格尺寸2个参数进行变参分析,对比各系列试件的滞回曲线、黏滞阻尼系数、骨架曲线及刚度退化情况,分析内嵌钢板墙几何参数对交叉密肋钢板剪力墙滞回性能的影响,并给出两参数的合理取值范围。结果表明:内嵌钢板高厚比λ≥500时,试件耗能能力、侧向承载能力及延性等性能随内嵌钢板高厚比的减小而显著提升,当λ<500时,上述性能提升幅度不明显,内嵌钢板高厚比λ建议取值500~600;交叉密肋网格尺寸对试件滞回性能影响显著,试件各项性能随交叉密肋网格尺寸的减小而提升,且提升幅度与网格尺寸减小幅度呈正相关,交叉密肋网格肋板条数建议取值小于等于5×5。

伪波纹型交叉密肋平钢板组合剪力墙参数影响分析

结合波纹钢板剪力墙以及平钢板剪力墙的优点,提出一种伪波纹型交叉密肋平钢板组合剪力墙结构。利用有限元分析软件ABAQUS建立足尺模型进行数值模拟研究,并通过改变梯形加劲肋的间距、高度和顶部宽度研究其对结构抗震性能的影响。研究结果表明:减小梯形加劲肋的间距以及增大梯形加劲肋的高度都可以有效地提高结构的滞回性能以及承载能力,但是当加劲肋高度超过一定值后,结构的滞回性能提高不明显;增加加劲肋顶部宽度对增强结构的滞回性能效果不明显,但是在加载前期可以减缓结构刚度的退化,在加载后期会适当提高结构的承载能力。

强震下半刚性框架-密肋框格防屈曲钢板剪力墙弹塑性时程分析

为研究半刚性框架-密肋框格防屈曲钢板剪力墙结构的抗震性能,对一个1/3缩尺的钢框架-防屈曲剪力墙模型进行了弹塑性时程分析.重点分析其在Taft波、EL-Centro波及人工地震波作用下的动力特性、加速度反应、位移反应和剪力分布等.结果表明:多遇地震作用下,结构的刚度退化不明显;罕遇地震作用下,结构表现出强烈的非线性和明显的刚度退化;结构的弹性和弹塑性层间位移角分别为1/1 016和1/149,均满足我国现行抗震规范对层间位移角限值的规定和"两阶段,三水准"的抗震设防要求.密肋框格的设置改善内填钢板的受力性能,并实现了防屈曲的目标.研究为该类结构的抗震设计及其在抗震设防区的应用提供参考.

分层交叉密肋平钢板组合剪力墙滞回性能研究

在已有研究的基础上,进一步探究分层型梯形加劲肋对内嵌组合平钢板剪力墙滞回性能的影响。设计出分2层和3层的交叉密肋内嵌组合平钢板剪力墙,均为双层单跨试件。利用有限元软件ABAQUS对其进行非线性和线性荷载作用加载,与已有的不分层交叉密肋平钢板组合剪力墙进行对比分析。研究结果表明:结构的承载力随着梯形加劲肋分层数目的增加而逐渐降低,但是其延性却随之增加,对比分析3个试件有限元模拟的结果,结构的承载能力和延性性能并非随着梯形加劲肋分层数目的增多而呈现线性变化,要结合实际情况综合分析结构的承载能力和延性性能来确定梯形加劲肋分层数目的多少。

水平荷载作用下密肋复合墙结构的变形计算

密肋复合墙结构是近年来应用在住宅领域中的一种新型建筑结构体系,目前关于地震作用下密肋复合墙结构的变形计算方法尚不完善,采用等效剪力墙结构模型不能同时考虑密肋墙的有效弹性模量和有效面内剪切模量,导致等效模型在水平荷载作用下的变形与实际结构存在一定误差。在试验研究基础上,依据铁木辛柯剪切梁理论并考虑密肋墙体弹性常数取值和构造特点,建立了包含剪切变形在内的密肋复合墙侧移曲线方程;同匀质混凝土墙侧移方程相比,密肋墙侧移方程中的弹性常数是与墙体构造有关的变参数表达式。算例分析表明,等效混凝土墙结构模型的侧移变形计算结果较实际结构偏小,在中高层结构中表现尤为明显,可能引起不可忽略的误差而导致结构存在安全隐患;建议对等效混凝土墙模型的侧移变形结果进行修正,给出了初步的修正系数供工程设计参考。

装配式钢管密肋保温复合墙体抗震性能试验研究

为研究钢管分布形式对钢管密肋保温复合剪力墙墙体抗震性能的影响,设计制作了4片缩尺比为1∶2的装配式钢管密肋保温复合剪力墙墙体,通过对1片剪力墙墙体的轴压试验和3片剪力墙墙体的低周往复荷载试验,研究了墙体的破坏形态及模式、承载能力、滞回特性、骨架曲线、刚度退化以及变形和耗能性能.试验结果表明:对于竖向荷载作用下的密肋复合墙体,由于在肋柱中布置了钢管,其抗压承载力显著提高;对于低周往复荷载作用的密肋复合墙体,其主要破坏形态为整体剪切破坏,且基本按照"填充砌块-肋格-边框柱"的顺序破坏,与普通钢筋密肋复合墙相比,钢管密肋保温复合墙的抗剪承载力提高了112%,同时具有良好的变形能力和耗能性能.研究结果完善了装配式密肋复合板结构体系,为密肋复合板结构应用于高层住宅建筑提供了理论依据.

钢板剪力墙结构抗震加固后性能试验研究

为研究钢框架钢板剪力墙抗震加固的必要性及可行性,对2个缩尺比例为1∶3的非加劲钢板剪力墙进行了两阶段低周往复加载试验,研究了地震中受损钢板墙结构的抗震性能,探索了密肋网格修复薄钢板墙的方法.该方法安装方便,可在震后快速施工.由于震后内填板会产生平面内、外错动,故建议在钢板内预留大螺栓孔,并采用长螺栓,以方便安装.试验结果表明,受损钢板墙在二次地震作用下承载力稳定性较差,初始刚度下降约46%,框架承担了较大荷载,破坏模式与纯框架类似.采用密肋网格可以有效抑制墙板变形,修复后内填板可以承担较大荷载.修复后试件延性提高约17.6%,承载力提高约14.4%,可以达到原结构的设计强度.

两种密肋框格屈曲约束低屈服点钢板剪力墙抗震性能试验研究

通过对2榀缩尺比例为1∶3的两种密肋框格屈曲约束构造的低屈服点钢板剪力墙试件进行抗震性能试验研究,对比分析了两榀试件在低周往复荷载作用下的破坏形态、滞回性能、延性、刚度、承载力和耗能性能等,考察了框-墙之间的剪力分配关系,以此为基础检验了周边框架柱刚度阈值公式的有效性,探讨了钢板剪力墙结构的变形模式。研究结果表明:两侧密肋框格屈曲约束构造能够有效地抑制内填钢板的整体屈曲,使其实现"先屈服,再屈曲"的设计目标。两个试件的破坏进程符合"强框架,弱墙板"和"强柱弱梁"的设计理念,最终均呈平面内弯-剪破坏模式。结构的滞回环饱满呈梭形,具有稳定的承载与塑性变形能力,延性好,初始侧向刚度大。外框架与内填钢板之间的剪力分配转换平稳有序,能够组成合理可靠的双重抗侧力体系。给出了框架柱脚最大剪力和抗剪强度的近似计算公式,可以用于竖向边缘构件平面内受剪屈服的校核。提出了一般钢板剪力墙结构受剪承载力和受弯承载力的计算公式,便于工程设计人员进行内填钢板和周边框架规格的初步选择。

密肋槽钢修复薄钢板剪力墙抗震性能研究

薄钢板剪力墙的屈曲荷载低,在地震作用下会产生较大残余变形,影响二次抗震性能。为此提出锚固密肋槽钢的方法修复震后损伤钢板剪力墙,根据附加肋板的受力模型,推导了修复内嵌钢板所需肋条间距限值公式。为研究该公式的合理性及修复后结构的抗震性能,对一榀单跨双层薄钢板剪力墙施加了两阶段低周往复荷载,即第Ⅰ阶段加载至1/130位移角,以达到在该加载步模拟地震损伤的目的,之后安装密肋槽钢修复内嵌钢板;第Ⅱ阶段将修复加固后结构加载至破坏,研究其抗震性能变化。结果表明:加劲肋具有足够刚度,可以有效抑制内嵌钢板残余变形;修复后结构破坏模式合理,滞回曲线饱满,附加肋板可以有效提高其耗能能力;结构刚度及延性较高,刚度相较原结构提升14%,位移延性系数达到3.12,具有良好的变形能力。

底框-斜向网格复合墙体抗震性能试验研究

通过对1/2比例底框-斜向网格复合墙体和相同尺寸的常规底框-密肋复合墙体进行拟静力对比试验,分析底框-斜向网格复合墙体的荷载-位移曲线特点和破坏过程,研究该复合墙体的滞回曲线、骨架曲线、承载能力、刚度退化、耗能能力、延性和钢筋应变规律等。试验结果表明:底框-斜向网格复合墙体具有很好的协同工作能力,充分体现了多重抗震防线的特点。与常规底框-正交网格复合墙体相比,相同截面尺寸及配筋的底框-斜向网格复合墙体的承载力增加了20%以上,刚度增加了约10%,耗能能力提高了约30%,同时位移延性系数减小了12%。

倒三角形荷载下双重弯剪型结构的位移计算方法

为了研究双重弯剪型结构承受倒三角形荷载的位移计算方法,在前期研究工作基础上,首次推导出倒三角形荷载下双重弯剪型结构中两个子结构的弯曲变形、剪切变形、总水平位移的通用表达式,进一步完善了广义双重结构的位移计算理论。针对框架-密肋复合墙结构、框架-剪力墙结构的变形特点,由双重弯剪型结构的位移计算公式出发,推导出前两种结构承受倒三角形荷载时的特解与位移解析解,证明了:框架-密肋复合墙结构是双重弯剪型结构的一个子结构抗弯刚度趋于无穷大的具体表现形式;框架-剪力墙结构是双重弯剪型结构的一个子结构抗弯刚度趋于无穷大且另一个子结构抗剪刚度趋于无穷大的具体表现形式。本文对具有不同变形特征的双重结构位移计算方法的分析有助于从更高层面理解水平荷载下任意双重结构的变形规律及相互之间的关系。

石膏成型的两种新型环保墙体─速成墙的构造与力学特点比较

阐述了磷石膏模板成型的两种速成墙,即密肋网格板式速成剪力墙和从澳大利亚引进的山东速成墙,对比分析了它们不同结构特点所带来的不同力学性能,即在水平力作用下,山东速成墙的抗剪能力较差,主要产生剪切变形,而密肋网格板式速成剪力墙由于其抗剪能力提高,主要产生弯剪变形。