带大矩形洞口钢板剪力墙力学性能研究与设计方法初探

钢板剪力墙延性好、耗能能力强,是一种新型的高层抗侧力构件。工程实践中为满足开窗洞和开门洞的要求,需要采用带大矩形洞口的带肋钢板剪力墙作为抗侧力构件的方案。目前国内外对于此类钢板剪力墙尚未见到系统的研究,设计规范中缺乏可操作的具体规定。通过试验研究和数值分析方法对带大矩形洞口钢板剪力墙的受力性能进行了较为深入的研究,结果表明水平边框梁和竖向边框柱的面外刚度对结构的整体性能影响较大,薄钢板剪力墙开洞后刚度有所降低,根据开洞薄钢板墙的力学特点,提出了矩形洞口周边的边框梁和边框柱设计方法。

腹板开矩形洞口连续组合梁试验研究与有限元分析

为了探究腹板开单一矩形洞口连续组合梁的力学性能,对5根腹板开单洞口连续组合梁和1根腹板无洞连续组合梁试件进行了试验加载和校准的有限元分析.研究了试件的承载能力、混凝土板和钢梁的截面剪力分布特点等.试验与分析结果显示:腹板开洞使组合梁强度和刚度降低,试件承载力得到削弱;洞口长度范围出现剪力重分布,其余段钢梁和混凝土板的剪力分布与腹板无洞组合梁相同.试验和有限元分析都表明我国现行《钢结构设计规范》需要对腹板开洞组合梁的抗剪设计增加相关补充性规定.

梁腹板矩形洞口削弱型节点的滞回性能

用数值分析方法对梁腹板开设矩形洞口的削弱型节点和没有削弱的梁柱节点进行了分析。分析表明,梁腹板削弱型节点有足够的塑性变形能力,可以达到减小节点表面梁翼缘处的应力,迫使塑性铰外移的目的。

腹板开多个洞口钢梁的力学性能研究

在高层钢结构中,腹板开洞钢梁能让设备管线在梁高范围内穿过,在保证净空的前提下有效降低楼层高度。设计6根考虑洞口不同宽度、高度和间距的试件,并与实腹钢梁对比,以研究各参数对开洞钢梁受力性能的影响。以试验结果验证有限元分析方法的准确性,由此对开洞钢梁进行参数化分析。研究表明:开洞尺寸越大,应力受影响区域越大;当洞口宽度和洞口高度都达到规范限值时,钢梁刚度被削弱,但仅单个参数达到规范限值对其刚度的影响有限,两侧洞口宜尽量靠近跨中布置。基于对各开洞钢梁挠曲变形的分析,提出了挠度计算的修正系数。

腹板削弱型节点参数设计及梁单元刚度矩阵研究

实际工程中通过合理设计洞口尺寸可以迫使塑性铰在梁削弱截面处出现,避免节点先于构件发生破坏,保证结构的整体性使其免于倒塌,同时又可使室内管线从腹板空腔内通过,降低建筑层高,提高经济效益。在综合考虑了梁翼缘对腹板的约束要求、削弱截面处腹板的抗剪强度要求、梁端柱面处与削弱处截面的抗弯能力比以及防止受压板件局部失稳,可以确定矩形洞口尺寸大小和削弱截面距离柱表面的距离。梁腹板开洞后必然影响框架梁单元的刚度矩阵,从而影响结构的内力与位移。因此,有必要对腹板开矩形洞口框架梁单元的刚度矩阵进行研究。为了减少计算工作量,将梁单独作为一个杆单元,利用虚功原理推导其弹性刚度矩阵,并通过一算例与有限元结果进行了比较,两者结果吻合良好。