双向加劲肋钢板剪力墙深化设计与施工技术

通过工程实例,讲述双向加劲肋钢板剪力墙施工技术。重点介绍利用BIM模型对钢板剪力墙进行分段,确定各段加工尺寸及吊装、焊接加固顺序,施工前通过对进场构件尺寸核对、现场安装尺寸调整、焊接工艺复核等,有效地保证了钢板剪力墙施工质量。通过对工程实例中钢板剪力墙的分析、设计方案以及施工问题的探讨,为钢板剪力墙的施工处理提供了一定的借鉴作用。

单调荷载下带加劲肋钢板混凝土剪力墙力学性能有限元分析

目的研究一种新型带加劲肋钢板的混凝土剪力墙的力学性能.方法利用ABAQUS有限元软件在剪力墙顶端加侧向位移,针对不同参数如轴压比,剪力墙厚度,钢板厚度等的剪力墙的力学性能进行研究,分析剪力墙的承载力和屈服位移.结果剪力墙的承载能力随着内置于剪力墙的钢板厚度,剪力墙的厚度,轴压比,混凝土强度等级的增加而增加.带加劲肋钢板的剪力墙比普通混凝土剪力墙的承载能力和屈服位移都有很大的提高,钢板对剪力墙屈服后强度的提高有很大帮助.结论带加劲肋的钢板内置于剪力墙中能大幅度提升剪力墙的单调荷载下的力学性能.

内置加劲肋L形双钢板-混凝土组合剪力墙抗震性能模拟研究

双钢板组合剪力墙延性好、承载力高、施工方便,广泛应用于高层建筑中。通过有限元软件ABAQUS对内置加劲肋L形双钢板组合剪力墙和普通L形双钢板组合剪力墙进行数值模拟,并进行对比分析,研究加劲肋厚度、间距及不同布置方式等参数对内置加劲肋L形双钢板剪力墙力学性能的影响。结果表明:与普通L形双钢板组合剪力墙相比,内置加劲肋L形双钢板组合剪力墙具有更好的承载力、耗能能力、刚度及抗屈曲能力;减小加劲肋间距可提高墙体承载力、耗能能力及抗屈曲能力;改变加劲肋厚度对墙体抗震性能无显著影响;加劲肋水平布置的L形双钢板组合剪力墙具有更好的承载力和抗屈曲能力,加劲肋竖向布置的L形双钢板组合剪力墙具有更好的耗能能力。

竖向交替加劲肋对大宽高比钢板剪力墙抗震性能的影响研究

为了研究加劲肋对大宽高比钢板剪力墙抗震性能的影响,参考实际工程的墙板宽高比,基于ABAQUS构建了钢板剪力墙的精细化非线性数值分析比对模型。模型包括非加劲钢板剪力墙和竖向交替加劲钢板剪力墙两种,比较分析了二者的屈曲特征、抗剪性能、滞回性能、应力发展与变形分布等行为,明确了竖向交替加劲肋对大宽高比钢板剪力墙抗震性能的影响规律。结果表明:竖向交替加劲肋可有效延缓墙板的面外屈曲,提高墙板的弹性屈曲荷载;竖向交替加劲钢板剪力墙滞回性能优异,墙板拉力带分布更加均匀,拉力带水平分量对柱引起的附加弯矩较小,墙板呈现出中厚板的工作特性。

带T形加劲肋双钢板组合剪力墙数值模拟研究

采用OpenSees软件对带T形加劲肋双钢板组合剪力墙的低周反复荷载试验进行了数值模拟,并通过与试验结果的对比验证了数值模拟的可靠性。在此基础上,通过数值模拟对影响该类组合剪力墙抗震性能的轴压比、剪跨比、钢板厚度等主要参数进行了分析。结果表明,增大剪力墙的轴压比会使承载力略微提高,但也会使后期刚度退化加快。剪跨比的增大会使剪力墙加载刚度和水平峰值荷载大幅减小,位移延性系数和等效黏滞阻尼系数也相对减小。增加外包钢板尤其是端部钢板的厚度,剪力墙承载力和耗能能力会显著提高。

加劲肋对带缝钢板剪力墙受力性能的影响

论文理论推导了设置边缘垂直加劲肋对带缝钢板剪力墙的抗侧刚度及承载力公式,与未设加劲对带缝钢板剪力墙的抗侧刚度及承载力进行了比较,并通过算例分析,总结了加劲肋对带缝钢板剪力受力性能的影响。

带缝钢板剪力墙纵向自由边加劲性能有限元分析

为避免带缝钢板剪力墙因纵向自由边约束不足而导致整体失稳,需对其进行加劲设计。文章研究了加劲肋的影响、布置、结构选型和连接方式,并在理论分析和有限元ANSYS模拟基础上对加劲肋的设计进行了深入研究。结果表明,经过合理的加劲设计,带缝钢板剪力墙具有优异的受力性能。

加劲钢板剪力墙之加劲肋的优化设计方法

对于仅设置竖向加劲肋的钢板剪力墙的加劲肋刚度,现有的设计规范没有提出明确的控制要求。虽然也有资料提出加劲系数η不小于50的建议,但如何合理适当地设置加劲肋,使其既可以恰当地抑制墙板的整体屈曲,又能尽量减少加劲肋的材料用量和焊接工作量,实现更好的经济性,国内研究较少。通过对门槛刚度的概念解析,对规范计算公式的理解,提出通过临界剪切应力来反推加劲肋刚度的优化设计路径,并提出通过计算小区格的屈曲临界应力来锁定墙板区格划分,提高了加劲肋设计计算的效率,并提出追逐门槛刚度的方法可能不经济适用。

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。

通高开洞加劲薄钢板剪力墙抗震性能研究

对2个矩形钢管混凝土框架-通高开洞加劲薄钢板剪力墙足尺试件和1个非开洞墙试件进行了低周往复水平荷载试验。试件设计考虑了边框柱承受轴压力、有无开洞及洞口位置的影响。研究得到了各试件的水平荷载-顶点位移滞回曲线和骨架曲线,在此基础上对试件的破坏模式、承载力、延性、耗能能力、刚度退化、强度退化等性能指标进行了分析。结果表明,在边框柱承受竖向压力的情况下,试件极限位移角达到1/51~1/29,试件具有良好的延性变形能力。与非开洞墙的斜拉带破坏方式有所不同,开洞墙的破坏始于洞口边缘加劲肋的破坏,边侧开洞试件保有一定的抗剪破坏特征,破坏形态属于弯剪破坏模式,中间开洞试件的破坏形态属于弯曲破坏模式。当洞口尺寸相同时,边侧开洞试件的性能要优于中间开洞试件。推覆分析结果表明,当边框柱的设计轴压比不大于0.7时,试件的塑性变形能力较好。最后建议洞口边缘加劲肋除了满足现行规范给出的刚度要求外,应按竖向受力构件进行承载力验算。对通高开洞钢板剪力墙按壳元建模,此时可仅验算墙体抗剪承载力,同时应对墙体周边竖向构件的轴力乘以1.10~1.15的放大系数。

工字形加劲肋带缝钢板剪力墙破坏机理及其经济性分析

工字形加劲肋带缝钢板剪力墙具有延性好、耗能能力强等优点,可有效避免钢板剪力墙对框架柱产生附加荷载而导致相邻框架柱过早发生破坏。对带缝钢板剪力墙以及工字形加劲肋带缝钢板剪力墙的弹性屈曲特征、滞回性能、应力、应变分布规律等力学性能进行了对比分析。结果表明,工字形加劲肋带缝钢板剪力墙的屈曲临界荷载为无加劲肋带缝钢板剪力墙屈曲临界荷载的2.15倍;工字形带缝钢板剪力墙的滞回曲线稳定且饱满,强化阶段被充分发挥,其抗侧承载力、延性及耗能能力显著提高;工字形加劲肋带缝钢板剪力墙用钢量系数比无加劲肋带缝钢板剪力墙降低了16%。

内置开孔钢板加劲肋的L形宽肢钢管混凝土组合柱轴压性能研究

为研究内置开孔钢板(PBL)加劲肋的宽肢钢管混凝土组合柱(W-LCFST)的轴压性能,以L形双板连接钢管混凝土组合柱(LCFST-D)的轴压试验为基础,开展了W-LCFST柱参数化分析。结果表明:添加PBL加劲肋可增强混凝土和钢板之间的相互作用,与未添加PBL加劲肋的试件相比,添加1组PBL加劲肋,承载力提高了3.8%~5%,延性系数提高了14.3%~25.7%;添加2组PBL加劲肋,承载力提高了7.9%,延性系数提高了29.2%。最后,基于Mander理论,提出了预测W-LCFST柱截面承载力的计算公式,并将预测公式计算结果、日本规范Recommendations for design and construction of concrete filled steel tubular structures(AIJ-CFT(1997))、美国规范Load and resistance factor design specification for structural steel buildings(AISC-LRFD(1999))、《矩形钢管混凝土结构技术规程》(CECS159:2004)分别与有限元结果进行了对比。结果表明:上述公式计算结果均较为保守,但所提出的预测公式计算结果更加准确,平均误差为7%。

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.

方钢管混凝土框架-斜十字加劲薄钢板剪力墙低周反复荷载试验研究

对三个1/3比例单跨两层方钢管混凝土框架-薄钢板剪力墙进行了低周反复荷载试验,研究了梁柱连接为穿心高强螺栓-端板节点和内隔板式节点对试件性能影响,并将方钢管混凝土框架-斜十字加劲薄钢板剪力墙与方钢管混凝土框架-非加劲薄钢板剪力墙进行对比.得到了试件的破坏形态、滞回曲线、延性、刚度、耗能能力等抗震性能指标,分析了其破坏特征、承载能力及刚度退化等力学性能.结果表明:方钢管混凝土框架-薄钢板剪力墙具有较高的承载力、抗侧刚度和良好的耗能性能.斜加劲肋能有效限制薄钢板剪力墙面外变形,提高结构初始刚度和承载力,有效减轻滞回曲线"捏缩".穿心高强螺栓-端板节点提高了节点域刚度,延缓了柱壁鼓曲.方钢管混凝土竖向边缘构件确保了薄钢板剪力墙性能充分发挥.

钢板剪力墙单侧加劲肋的有效抗弯刚度

针对单侧加劲钢板剪力墙中加劲肋的有效抗弯刚度问题,采用隔离体分析法,沿墙板和加劲肋连接线把两者分割成独立个体.墙板相当于承受面内和面外荷载的薄板,加劲肋相当于简支梁.墙板和加劲肋在连接处满足变形连续条件.对加劲板进行屈曲分析和受力弯曲分析,获得单侧加劲肋有效抗弯刚度和有效宽度的解析表达式.当加劲肋高跨比较大时剪切变形不可忽略,剪切变形大小和有效宽度相关.与有限元模拟结果进行分析比对表明,获得的有效抗弯刚度解析表达式具有良好精度,适用于开口和闭口截面单侧加劲肋.

防屈曲加劲肋钢板剪力墙试验研究

在综合考虑加劲肋型、组合型及防屈曲型薄钢板剪力墙优缺点的基础上,提出一种新型的防屈曲加劲肋钢板剪力墙。介绍了该新型防屈曲约束加劲肋钢板剪力墙的构造与工作原理,设计了一个1:3的缩尺试验试件,对其进行了拟静力试验研究,系统地分析了该新型钢板剪力墙的抗震性能及破坏特征。试验结果表明,所提出的防屈曲约束加劲肋钢板剪力墙具有较高的抗侧刚度、延性及耗能性能;预制混凝土板及加劲肋在一定程度上抑制了钢板的屈曲变形,充分地发挥了钢材的塑性,使其具有良好的滞回耗能性能;角部连接失效是导致试件破坏的主要因素。综上所述,所提出的防屈曲约束加劲肋钢板剪力墙抗震性能良好,是一种较好的新型抗侧力构件。

方钢管混凝土框架-竖向加劲薄钢板剪力墙的滞回性能研究

对1榀单跨2层1/3比例的方钢管混凝土框架-竖向加劲薄钢板剪力墙进行了低周往复荷载试验,研究了方钢管混凝土框架-竖向加劲薄钢板剪力墙的抗震性能.利用有限元软件ABAQUS对其进行了非线性数值分析,并对比分析了数值分析结果与试验结果 .构建足尺模型研究了柱子轴压比、加劲肋数量、钢板墙高厚比和柱子柔度系数对方钢管混凝土框架-竖向加劲薄钢板剪力墙滞回性能的影响.结果表明:方钢管混凝土框架-竖向加劲薄钢剪力板墙具有良好的抗震性能.增大轴压比使结构的承载力和延性降低,但对滞回耗能和刚度退化影响较小;加劲肋数量对结构滞回耗能影响较大,但对承载力和刚度退化影响较小;高厚比和柱子柔度系数对结构的承载力、滞回耗能和刚度退化影响较大.

方钢管混凝土框架-十字加劲薄钢板剪力墙抗震性能试验研究

对3个单跨两层1∶3比例的方钢管混凝土框架-薄钢板剪力墙试件进行了低周反复荷载试验,研究了十字加劲薄钢板剪力墙的抗震性能,并与方钢管混凝土框架-非加劲薄钢板剪力墙比较。对比了框架梁柱内隔板式节点与穿芯高强螺栓-端板节点对结构性能的影响。得到了方钢管混凝土框架-薄钢板剪力墙的破坏形态、荷载-位移滞回曲线、骨架曲线、特征荷载和位移及抗震性能指标等,分析了结构的破坏特征、延性、耗能能力、承载能力及刚度退化等力学性能。结果表明,方钢管混凝土框架-薄钢板剪力墙具有良好的抗震性能;十字加劲肋限制了薄钢板剪力墙的面外变形,提高了其承载力与耗能能力,但对整体刚度影响较小;穿芯高强螺栓-端板节点提高了结构的承载力与刚度。

方钢管混凝土框架-斜加劲薄钢板剪力墙的抗震性能试验研究

对2个单跨两层1:3比例的方钢管混凝土框架-薄钢板剪力墙试件进行了低周反复荷载试验,研究了斜十字加劲薄钢板剪力墙的抗震性能,并与方钢管混凝土框架-非加劲薄钢板剪力墙进行比较.得到了方钢管混凝土框架-薄钢板剪力墙的荷载-位移滞回曲线、骨架曲线、特征荷载和位移及抗震性能指标,分析了结构的破坏特征、延性、耗能能力、承载能力及刚度退化等力学性能.结果表明,方钢管混凝土框架-薄钢板剪力墙具有较高的侧向刚度和承载力,良好的延性及耗能性能;斜十字加劲肋的设置提高了薄钢板剪力墙的强度和刚度,有效抑制了钢板墙的面外变形.方钢管混凝土竖向边缘构件保证了薄钢板剪力墙性能的充分发挥.

十字加劲肋钢板剪力墙低周反复荷载的试验

过去的几十年中,在世界范围内钢板剪力墙已经作为一种新型的抗侧力体系在高层建筑中得到了应用,已有大量试验针对在水平荷载作用下无加劲肋平面薄钢板剪力墙进行研究。对高厚比约为400,比例为1∶3的两个单层单跨十字加劲肋钢板剪力墙在低周反复荷载作用下的抗震性能进行研究,重点研究了钢板墙抗剪承载力、变形能力、破坏特征、构件延性和耗能能力等受力特性。试验结果表明:试件具有较大的初始刚度,并且具有很好的延性以及耗能性能。可为钢板墙结构利用屈曲后强度及抗震设计提供依据。