基于摇摆与剪切协同的柱脚叉接木框架抗侧荷载-位移曲线模型

榫卯连接木框架是传统木结构中的基本承力构件,研究表明其在竖向和水平荷载共同作用下具有摇摆和剪切两种抗侧机制。文章综合考虑木框架摇摆与剪切变形,根据变形协调和弯矩平衡条件,推导竖向荷载和水平荷载共同作用下,柱脚叉接榫卯连接木框架抗侧荷载-位移关系的曲线模型,提出木框架抗侧弹性极限荷载点、峰值荷载点及其切线刚度和下降段刚度的计算方法。基于叉接柱脚木框架抗侧试验对模型进行验证,结果表明:理论模型与试验结果吻合较好,模型计算结果误差小于15.5%。理论研究成果对于传统木结构抗震性能分析和设计具有参考价值。

梯形波折钢板剪力墙内嵌墙板抗侧性能研究

与普通平钢板剪力墙相比,波折钢板剪力墙的抗侧性能与设计方法仍有待研究.利用有限元方法分析波折钢板剪力墙体系中内嵌墙板的抗侧性能和承载机制,提出设计建议.首先,通过对比梯形波折钢板及与之对应的正弦波折钢板的抗侧性能,证明梯形波折优于正弦波折,且子板面倾斜角度越大,抗侧承载力越大;设计正交有限元试验研究波折参数(宽高比L/H、高厚比H/t、波折数量H/Cl、波折角度θ)对内嵌钢板极限和残余承载力的影响,指出宽高比和波折角度对墙板抗侧性能的影响最大.其次,通过比较波折钢板墙与对应平钢板墙的边缘框架内力分布,揭示了内嵌波折钢板的两种抗侧力机制,设计合理的波折钢板能够实现面内剪切屈服的抗侧机制,满足稳定的屈曲后强度的要求;而屈曲后强度下降的墙板,将对边缘柱产生较大的附加弯矩,削弱结构整体性能.对于大宽高比的钢板墙来说,竖直放置的波折钢板面外变形更小,剪切屈服能够充分发展,具有更优越的性能.最后,对工程常用参数范围的波折钢板进行抗侧承载力分析,给出极限承载力的拟合公式,提出保持屈曲后承载力稳定的设计建议.研究发现,减小内嵌墙板的正则化高厚比可以提高其延性.根据提出的设计建议设计的墙板可以实现面内剪切屈服的抗侧承载机制.

基于摇摆与剪切抗侧协同工作机制的斗栱节点侧向荷载-位移模型

斗栱节点是传统木结构重要抗侧构件之一,在竖向和水平荷载作用下具有摇摆与剪切抗侧协同的工作机制。根据斗栱节点摇摆与剪切变形,基于斗栱节点的几何物理参数及木材力学性能参数,以及已有传统木结构抗侧构件荷载-位移骨架曲线表征方法,给出了斗栱节点在竖向荷载和水平荷载共同作用下抗侧弹性极限荷载点、峰值荷载点及其切线刚度的计算方法,从而建立了斗栱节点侧向荷载-位移关系的解析模型。基于单、双斗栱节点在不同竖向荷载作用下的水平低周反复加载试验结果,验证了模型预测结果的准确性。研究表明,斗栱节点侧向荷载-位移模型可以较好地反映在模型弹性段和上升段斗栱节点的工作状态,但对峰值荷载的估计偏于保守。

楼板参数对RC框架结构抗侧屈服机制影响非线性仿真分析

采用三维实体退化虚拟层合单元非线性有限元分析法对按现行规范设计的抗震等级三级的两跨六层RC空间框架模型进行仿真分析,结果表明,随水平荷载增大框架梁端负弯矩和正弯矩区域的梁板由"全开间T形截面"整体抗弯分别向"三梁"("T形翼梁"+两"梁间板带")抗弯模式和"T形翼梁抗弯"+两"梁间板膜抗拉"模式转变;楼板参数对RC框架结构抗侧刚度和抗侧承载力影响明显,板顶钢筋对RC框架结构抗侧屈服机制影响最大,板底钢筋其次、楼板厚度次之。

波折钢板剪力墙内嵌墙板与框架的相互作用分析

随着高层建筑的不断发展,水平荷载愈发成为结构设计中不可忽略的因素,钢板剪力墙因其优越的抗侧力性能,在实际工程中得到广泛的应用,研究人员对其受力性能开展了深入的研究。普通平钢板剪力墙具有较高的极限承载力,但在往复荷载作用下滞回曲线出现"捏拢",尤其是薄钢板会发出巨大噪声,影响结构舒适性。波折钢板由于波折的存在,具有更高的面外刚度,呈现出面内剪切屈曲的受力特征,延性较好。与普通平钢板剪力墙相比,其抗侧性能及墙板抗侧机制仍有待研究,且在水平荷载和竖向荷载共同作用下的受力性能研究也比较缺乏。通过有限元方法分析了内嵌波折钢板的抗侧力机制,提出相对应的框架柱门槛抗弯刚度要求,研究了竖向荷载对墙板性能的影响,给出工程实用设计建议。首先,利用有限元软件ABAQUS模拟循环加载试验,将试验与有限元拟合结果进行对比,验证利用ABAQUS软件分析波折钢板墙的有效性与准确性;通过对两个典型算例的荷载-位移曲线分析,指出波折钢板墙的两种不同的抗侧力机制,分析这两个算例的框架弯矩分布,表明波折钢板通过"四边受剪"或"拉力带"两种机制抵抗侧向力,且抗侧力机制由内嵌钢板的几何参数决定。如果波折板主要通过"拉力带"抵抗侧向荷载,由于波折的存在,"拉力带"不能充分发展,就会出现残余承载力较低的情况;其次,以非加劲平钢板剪力墙边缘柱的截面抗弯刚度要求为基础,分析框架在弹性和弹塑性两种情况下,边缘柱截面抗弯刚度对墙板性能的影响,指出正则化高厚比越大,柱截面抗弯刚度对墙板性能的影响越大,当正则化高厚比λ_n≤0.45时可以认为波折钢板主要通过"四边受剪"机制抵抗侧向力,这时对框架柱的抗弯刚度要求较小,可以采用截面抗弯刚度EI≥0.5EI~*的框架柱,在实际工程中推荐使用λ_n≤0.45的波折钢板以保证足够的残余承载力;最后,针对正则化高厚比小于0.45的波折钢板墙,研究竖向荷载对墙板性能的影响,改变作用在柱子上的轴向压力,观察墙板承载力的变化情况,指出竖向荷载对墙板极限承载力影响很小,但由于边缘柱在残余状态下产生较大的竖向压缩,导致墙板剪力不能有效传递,进而引起柱子残余承载力下降,正则化高厚比越大的墙板,残余承载力下降越严重,实际工程中可以通过增大柱截面面积避免这种情况的出现。