无屈曲波纹钢板剪力墙简化分析模型研究

无屈曲波纹钢板剪力墙是一种兼具承载和消能双功能的新型钢板剪力墙,它通过钢板波折的方法来提高自身的面外刚度,避免了普通钢板墙面外刚度小、易屈曲,屈曲约束钢板墙需额外设置面外约束部件的缺点,因此在工程中得到了越来越广泛的应用。根据无屈曲波纹钢板剪力墙的力学性能,在弹性设计阶段提出了等向交叉支撑模型和正交异性平面壳单元模型,在弹塑性验算阶段提出了基于Bouc-Wen模型的水平轴向弹簧模型和基于三线性本构关系的水平剪切板模型。然后,将上述模型与有限元ABAQUS模型进行了对比,验证了上述弹性和弹塑性简化分析模型的准确性。最后,通过设计算例给出了无屈曲波纹钢板剪力墙的设计流程,包括其在弹性设计和弹塑性验算阶段的模拟,以供设计人员参考。

无屈曲波纹钢板剪力墙减震加固设计

介绍了无屈曲波纹钢板剪力墙在实际工程中的应用,分析了无屈曲波纹钢板剪力墙在加固设计中的刚度贡献和减震效果。通过对单片无屈曲波纹钢板剪力墙的数值模拟和试验研究,分析了无屈曲波纹钢板剪力墙的抗侧刚度及耗能能力,并进行构件参数化提取。整体弹性和弹塑性分析结果表明,无屈曲波纹钢板剪力墙在多遇地震下能够满足结构刚度需求,罕遇地震作用下能够发挥较好的耗能效果,提高整个结构的抗震性能。

基于连接单元的无屈曲波纹钢板剪力墙弹性简化分析模型研究

无屈曲波纹钢板剪力墙是一种兼具承载和耗能功能的新型钢板剪力墙,在工程中应用前景良好。而在工程设计中,由于波纹钢板几何形状较为复杂和现有结构设计软件的局限性,有限元建模较为复杂和繁琐。为此,依据无屈曲波纹钢板墙的受力特性提出了多种不同的基于连接单元的简化分析模型,通过对比分析选取了水平轴向连接单元模型作为波纹钢板剪力墙的简化分析模型,给出了模型参数确定的原则;借助通用有限元分析软件Abaqus评估其模拟精度,并通过参数化分析考察了该简化模型的普适性。最后,对钢框架-无屈曲波纹钢板剪力墙结构中简化模型的适用性进行了分析,给出了边缘构件内力的修正方法,供设计人员参考。

低周反复荷载下T型双波纹钢板混凝土组合剪力墙受力性能试验研究

为研究低周反复荷载下T型双波纹钢板混凝土组合剪力墙的受力性能,对5个T型双波纹钢板混凝土组合剪力墙进行了低周反复加载试验。基于试验数据,分析了T型组合剪力墙的破坏模式、滞回曲线、变形能力及耗能能力,重点研究了边缘约束条件、波纹类型以及轴压比不同变化参数对T型组合剪力墙抗震性能指标的影响规律。研究结果表明:T型双波纹钢板混凝土组合剪力墙破坏模式主要有压屈破坏和压弯破坏两种;设置边缘约束构件是提高T型双波纹钢板混凝土组合剪力墙承载能力和变形能力的关键因素;纵向窄波纹钢板对内部混凝土的约束能力更强,在低周反复荷载下两者协同工作性更优,而横向窄波纹钢板试件强度退化最严重;采用全截面塑性设计方法进行T型双波纹钢板混凝土组合剪力墙正截面承载力计算,试验值与计算值吻合良好;T型双波纹钢板混凝土组合剪力墙具有较好的承载能力和变形能力,可适用于高层及超高层建筑结构中。

窄翼缘异形柱-波纹钢板剪力墙体系的抗震性能

针对钢结构住宅凸梁、凸柱和抗侧刚度不足的问题,提出一种新型窄翼缘异形柱-波纹钢板剪力墙体系;通过与传统H形钢柱-平钢板剪力墙体系进行对比,确定内嵌波纹钢板布置方式,采用ABAQUS软件建立所提出体系的有限元模型,对所提出体系的抗震性能进行分析,探讨外部框架截面形式与布置方式、波纹钢板厚度与剪跨比等对所提出体系的抗侧承载力、耗能能力和塑性变形能力的影响。结果表明:所提出的体系具有较大的抗侧承载力和较强的耗能能力、塑性变形能力,极限抗侧承载力为设计值的1.73倍,具备一定的安全储备;横向布置的波纹钢板能有效减小其作用于框架梁柱的荷载;采用十字形异形柱使所提出的体系有更强的塑性变形能力;所提出体系中的异形柱偏肢宜沿剪力墙面内方向布置,内嵌波纹钢板厚度宜取为3~5 mm,剪跨比宜控制在1.25左右。

轴压荷载下装配式SCCT剪力墙钢板屈曲行为研究

为探究装配式SCCT剪力墙钢板屈曲机制及钢板屈曲对墙体轴压承载性能的影响,建立了考虑钢材初始缺陷的装配式SCCT剪力墙非线性数值分析模型,对模型受力机理及钢板临界屈曲应力进行了分析,并根据参数分析结果提出了钢板临界屈曲应力计算方法。结果表明:墙体承载力主要由管内混凝土承担,各部件间协同工作,应力及变形传递性能良好;当管外混凝土厚度大于20 mm、钢材初始缺陷低于1/1000时,二者对钢板临界屈曲应力影响可忽略不计;对于Q235和Q355常用钢,要求钢板不发生弹性屈曲的距厚比限值分别为44.9、36.6。

两边连接横向波纹钢板剪力墙的力学性能及板形优化

波纹钢板剪力墙作为一种新型抗侧力构件,其几何构造在一定程度上起到了加劲作用,避免了板面加劲肋的焊接问题。两边连接横向波纹钢板剪力墙可通过合理设计实现先屈服后屈曲,具有两阶段受力特征,初始抗侧刚度和残余水平承载力较高。采用有限元软件ABAQUS对两边连接横向波纹钢板剪力墙的滞回性能进行了系统的参数研究,给出了具有良好残余水平承载力的板形推荐建议。通过对影响波纹钢板剪力墙力学性能的高厚比、跨高比、波长、波形比和波纹角等几何参数进行分析,发现高厚比和跨高比对波纹钢板剪力墙抗侧性能影响最大,当波纹钢板高厚比在450~900之间,跨高比在0.7~1.0之间时,波纹钢板剪力墙具有良好的滞回性能和延性;波纹钢板的波形比及波纹角是影响两边连接横向波纹钢板剪力墙残余水平承载力和耗能能力的重要因素,波纹钢板的波形比控制在0.5~1.0之间且波形角控制在90°~120°之间时,两边连接横向波纹钢板剪力墙可获得足够的残余水平承载力。

轴压荷载作用下双钢板-混凝土组合剪力墙中钢板屈曲性能研究

双钢板-混凝土组合剪力墙作为建筑物中的抗侧力构件,具有承载力高、耗能能力强和延性好等优点。在高层和超高层建筑结构中,双钢板-混凝土组合剪力墙需要承担一定的竖向荷载,钢板在正常使用阶段要求不发生弹性屈曲。钢板初始几何缺陷是影响双钢板-混凝土组合剪力墙轴压荷载下钢板屈曲应力的重要指标,而在以往的研究中,钢板屈曲应力的计算方法并未予以考虑。基于前期的双钢板-混凝土组合剪力墙轴压试验研究,采用分析软件ABAQUS建立了双钢板-混凝土组合剪力墙轴压试件有限元模型,模型中引入了钢板的初始几何缺陷,从钢板屈曲应变、荷载-位移曲线和破坏模态等方面与试验结果进行对比,验证了模型分析结果的合理性。在此基础上进行参数分析,系统研究了钢板初始几何缺陷、钢板距厚比和钢材屈服强度等参数对钢板屈曲性能的影响规律,基于试验和数值模拟分析结果,提出了考虑钢板初始几何缺陷影响的双钢板-混凝土组合剪力墙钢板屈曲应力计算方法。

双层波纹钢板混凝土组合剪力墙抗震性能研究

利用有限元软件ABAQUS分别建立平钢板混凝土组合剪力墙与双层波纹钢板混凝土组合剪力墙有限元模型,对2种钢板混凝土组合剪力墙在低周往复荷载作用下的受力机制及滞回性能进行对比分析,验证波纹钢板代替平钢板的合理性。通过对4种波纹尺寸不同的钢板混凝土组合剪力墙进行对比分析,研究波纹直径与波幅对组合墙体抗震性能的影响规律。结果表明:将波纹钢板代替平钢板,能显著提升墙体的承载能力、耗能能力与整体刚度。波纹直径较小、钢板波折次数较多的组合剪力墙承载能力更强;波纹直径较大、钢板波折次数较少的组合剪力墙整体刚度较强。波幅等于半径的波纹钢板剪力墙具有更强的承载能力和耗能能力,整体抗震性能较好。

高延性波纹钢板剪力墙抗震性能研究

该文提出了一种具有高弹塑性屈曲荷载、大延性变形能力的梯形波纹钢板剪力墙,并通过试验研究和数值模拟,研究了墙板参数对其滞回特性、失效模式和抗震性能指标的影响规律。研究结果表明:波纹钢板剪力墙试件表现出优秀的滞回特性,墙板屈曲均发生在变形较大的弹塑性阶段,弹塑性屈曲位移角可达2%以上;墙板宽厚比的增大可以显著提高屈曲位移角和承载能力,面外波折角度的增大能够一定程度提高屈曲位移角和承载能力;墙板宽高比的增大会减小屈曲位移角,并导致屈曲后承载力退化加快。

波纹钢板剪力墙抗震性能研究综述

波纹钢板剪力墙因其具有较高的耗能能力、刚度、延性和屈曲稳定性,越来越受到研究人员重视.波纹钢板剪力墙构件应用于装配式结构体系中符合现代化建筑发展理念,其具有承载力高和抗屈曲的优势,但因材料为钢材则劣势是不耐火.本文综述了波纹钢板剪力墙参与结构抗震的发展历程,通过已有研究波纹钢板剪力墙中波纹钢板的几何特征、力学性能、组合方式、加劲肋影响和开孔布置等方面,分析各参数变化对结构抗震性能的影响.综述表明:波纹钢板剪力墙结构抗震性能较高,应用前景广阔,对结构碳减与装配式建造有着独特的优势,应从波纹板布置形式及其与边框架连接形式上进一步加强研究,从而提高其抗震性能与结构的稳定性,也为研究者对波纹钢板剪力墙研究提供依据与参考价值.

波纹钢板剪力墙抗侧性能研究

箱式模块化钢结构在数据机房工程中广泛运用。由于箱体要适合海上运输条件,箱体多采用波纹竖放形式。箱体结构在楼面竖向荷载作用下会产生竖向变形,进而影响波纹钢板墙的抗侧性能,造成抗侧刚度和抗震承载力退化现象。本文主要研究工作与成果如下:1)用ABAQUS软件建立波纹钢板剪力墙模型,分析未考虑竖向荷载作用时钢板墙的抗震性能,与规范公式进行对比。2)考虑部分竖向变形,分析波纹钢板剪力墙抗侧刚度与抗剪承载力的退化程度。

异形柱组合框架-屈曲约束钢板剪力墙抗震性能试验研究

为探索异形柱组合框架-屈曲约束钢板剪力墙的抗震性能,设计制作了1个缩尺比为1∶1.5的单跨单层试件以及1个非加劲对比试件,对其进行水平低周往复加载下的抗震性能试验。结果表明,异形柱组合框架-屈曲约束钢板剪力墙抗侧承载力较大,延性较好,极限位移角达1/25,塑性变形能力较强;试件的破坏模式、屈服承载力、峰值承载力、延性系数、耗能能力以及应变水平等有较好的提高与改善。

基于实际竖向荷载分布的波纹钢板剪力墙轴压屈曲分析

波纹钢板剪力墙是一种采用波纹钢板作为内嵌墙板的新型钢板剪力墙结构,具有较高的强度、延性及耗能能力,可作为多层及高层建筑的抗侧力结构体系.内嵌波纹墙板可与边框同步安装,不可避免地会承受上部楼面及边框柱传递的竖向荷载,因此,对波纹钢板剪力墙在竖向荷载作用下的轴压稳定性及屈曲承载力进行研究具有重要意义.将波纹墙板简化为正交各向异性平板,利用微分方程幂级数求解法,推导了线性、非线性分布的轴压荷载作用下波纹墙板弹性屈曲承载力的理论分析方法,并结合三维精细有限元分析结果对该理论分析方法进行修正,以弥补波纹墙板简化产生的误差.建立了多层波纹钢板剪力墙结构的精细有限元模型,并对竖向荷载在各层墙板的分布规律进行研究,发现顶层墙板中竖向应力沿跨度方向呈抛物线分布,并得到了竖向荷载的分布函数,其余楼层墙板中竖向应力近似均匀分布.根据实际竖向荷载分布,提出了波纹钢板剪力墙结构中墙板轴压屈曲荷载的显性计算公式,并通过精细有限元分析验证了该计算公式的有效性.由参数分析结果可知,在其他几何参数不变的情况下,波纹墙板轴压屈曲应力随直边长度的增加显著降低,随平区格板宽度、波折角和区格板宽度比的增加而增加,而波纹边长度和板厚的影响不大.

木盖板屈曲约束钢板剪力墙抗震性能有限元分析

以木盖板屈曲约束钢板墙试验模型为基础建立ABAQUS有限元模型,将得到的有限元结果与试验试件的受力特性、承载能力等特征对比验证模型可靠性,并选取木盖板连接螺栓排布方式、木盖板厚度和高厚比等影响结构抗震性能的因素,做参变分析;研究结果表明:木盖板与内填钢板连接螺栓间距减小,结构的极限承载力呈现增大的趋势,木盖板对内填钢板的面外约束作用越明显;高厚比对该结构的影响非常显著,木盖板厚度也是影响钢板墙抗震性能的主要因素.

内置分块波纹钢板-混凝土组合剪力墙抗震性能分析

传统的钢板-混凝土组合剪力墙构造复杂、现场施工难度大,由于连续的钢板将剪力墙的混凝土一分为二,还可能导致墙体整体性变差。为克服上述缺陷,本文提出了一种内置分块波纹钢板的新型钢-混凝土组合剪力墙,并对其抗震性能进行了数值分析。基于ABAQUS有限元计算软件,首先验证了本文提出的建模方法的可靠性,进一步建立了内置水平、竖向分块波纹钢板-混凝土组合剪力墙的非线性数值分析模型。计算结果表明:墙体的滞回曲线饱满,具有良好的延性及耗能能力;波纹钢板的放置方向对墙体性能的影响很小;加大轴压比或减小高宽比都会降低墙体的延性。

加劲钢板剪力墙弹性抗剪屈曲性能研究

系统地分析了三个主要参数(板高厚比λ、肋板刚度比η和柱刚度β)对钢板剪力墙弹性屈曲性能的影响;提出了钢板剪力墙的三种弹性屈曲形式(局部屈曲、整体屈曲和相关屈曲),指出肋板刚度比η=40时(相当于I s=3.7bt3)能保证十字加劲板发生小区格板的局部屈曲或整块板的相关屈曲;指出现行高层建筑钢结构规范用于纵横加劲板局部屈曲荷载的设计表达式仅适用于η≥40的条件,而在η<40范围内,其计算结果偏于不安全;研究了交叉加劲板的弹性屈曲荷载,并与非加劲板和十字加劲板的屈曲性能进行了比较;最终给出了柱刚度对弹性屈曲荷载的修正系数,提出了交叉加劲板弹性屈曲荷载的简化计算公式。

Ⅰ形大高宽比屈曲约束钢板剪力墙的试验和理论研究

屈曲约束钢板剪力墙具有刚度大、抗震性能好、适用范围广的优点,大高宽比屈曲约束剪力墙可用于钢结构住宅等剪力墙尺寸受限制的建筑中。提出一种新型大高宽比屈曲约束钢板剪力墙,并对4组这种屈曲约束钢板剪力墙的缩尺模型进行单调加载和循环加载试验,并与一组纯钢板剪力墙进行对比。试验结果证明,预制混凝土板可以有效地对钢板平面外屈曲进行约束,从而大大提高钢板剪力墙的承载力和耗能性能。还通过理论研究,得到这种屈曲约束钢板剪力墙初始刚度和屈服承载力的理论公式。通过试验结果、理论公式以及有限元分析结果的对比,验证理论公式的正确性。

全加劲两侧开缝钢板剪力墙弹性屈曲研究

采用有限元方法对全加劲两侧开缝钢板剪力墙在面内水平荷载作用下的弹性屈曲临界荷载、屈曲模态进行了研究。对影响其弹性屈曲性能的参数进行了分析,包括两侧和中部加劲肋与墙板的刚度比、两侧和中部加劲肋宽厚比以及墙板高厚比和边长比。给出了全加劲两侧开缝钢板剪力墙加劲肋的弹性屈曲设计参考公式,为开缝钢板剪力墙的应用提供依据。

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。