箱板式钢结构住宅组合加劲钢板墙抗震承载力分析

与传统钢板剪力墙结构不同,箱板式组合加劲钢板墙没有周边框架梁和框架柱,并且由墙板与加劲肋共同承受水平与竖向荷载.为解决一般加劲钢板墙在地震作用下面外变形大、刚度退化快、滞回捏缩严重等不足,提出一种组合加劲钢板墙形式.在对3个组合加劲钢板墙试件进行拟静力试验研究的基础上,对其进行有限元分析.探讨了钢板墙高厚比λ、肋板刚度比ηL和ηT及螺栓排布形式等三种参数对组合加劲钢板墙抗震承载力的影响.研究结果表明,肋板刚度比η对极限承载力的影响较小,钢板墙高厚比λ与螺栓排布形式对组合加劲钢板墙的抗侧刚度和极限承载力影响显著.基于试验和参数分析结果,提出组合加劲钢板墙受力模型;并考虑高厚比、加劲板与钢板的滑移两个关键参数的影响,建立了组合加劲钢板墙抗剪承载力计算公式.分析结果表明,所提计算公式能准确的反映该种钢板墙截面的受剪屈服程度,具有良好的计算精度和适用性.

高轴压比下装配式建筑箱板式钢结构抗震性能研究

为了研究装配式建筑箱板式钢结构抗震性能,选择试验对象及其材料参数,设计与制作装配式建筑箱板式钢结构试件,确定试验地震波,设置试验方案、步骤和加载制度,分析试件滞回、位移时程、骨架抗震性能。试验测试结果显示:在高轴压比下,试件出现了刚度退化、承载力降低、水平极限承载力下降、延展性变差等现象。由此表明,高轴压比下,试件受到地震波作用时,会产生低周反复加载过程,使试件处于三向受压失衡状态,破坏试件结构。因此,需要增加试件箍筋的布置密度,改变钢结构的初始刚度,约束试件核心混凝土,提高钢结构水平承载力,使试件处于三向受压平衡状态,增强装配式建筑箱板式钢结构抗震性能。

箱板式钢结构住宅模块单元受力机理的有限元分析

箱板式钢结构是一种新型装配式结构体系,其借鉴了船舶上层建筑的设计理念。采用数值方法对两层箱板式钢结构住宅模块单元在水平单调荷载作用下的破坏机理及其极限承载力进行研究,提出模块单元角部加强的措施,分析了墙板高厚比、扶强材与墙板截面模量比以及墙板所受竖向荷载F与受压墙板截面总面积A和材料屈服应力fy乘积之比(F/(Afy))等关键参数对角部加强后模块单元极限承载力的影响,分析证明扶强材提高了角部加强后模块单元极限承载力,扶强材的破坏导致模块单元承载力急剧下降,截面模量比越大,下降段越缓慢。另外,在低周往复荷载作用下,对比了角部加强前后模块单元的滞回性能,同时也对比了角部加强后去掉与未去掉扶强材的模块单元的滞回性能,通过分析表明,角部加强措施能提高模块单元极限承载力,且显著改善模块单元的耗能能力。

带肋箱板式钢结构住宅底部加强区墙体抗震性能有限元分析

为了深入研究带肋箱板式钢结构住宅底部加强区墙体的抗震性能，基于前期试验研究结果，对底部加强区组合钢板墙进行有限元建模。设计了32个有限元模型试件，对影响组合钢板墙混凝土面板约束效果的关键参数进行了分析，探讨了螺栓纵、横向间距，轴压比对组合钢板墙抗震性能的影响规律，分析了模型试件的破坏模式、滞回曲线、骨架曲线、耗能能力、刚度退化和各特征阶段的荷载、位移值。结果表明：厚钢板墙承载力高、后期降低明显，最终发生屈服破坏，而薄钢板墙承载力较低，但后期承载力较稳定，最终发生屈曲破坏；螺栓纵向间距越大，滞回曲线越早出现捏缩、耗能能力减弱；轴压比对墙体承载力和耗能能力影响不大。基于分析结果，给出了组合钢板墙螺栓间距和轴压比的设计建议值。

箱板式钢结构住宅模型振动台试验设计

箱板式钢结构是一种新型装配式结构体系，为研究其在地震作用下的抗震性能，在中国地震局工程力学研究所对箱板式钢结构住宅进行了1／10的模型振动台试验。详细介绍了该箱板式钢结构住宅结构体系的特点、振动台试验模型材料的选取、运用一致相似率确定动力相似关系以及试验方案的设计。模型配重设计分别采用人工质量模型、忽略重力质量模型、欠人工质量模型三种计算方法。计算表明，采用欠人工质量模型是可行的。另外，针对钢板较薄、模型施工困难的特点，采用了结构胶粘结的方法。

箱板式钢结构住宅底部加强区组合钢板墙抗震性能试验研究

带混凝土约束面板的组合钢板墙具有合理的破坏模式和良好的抗震性能，可用于箱板式钢结构住宅的底部加强区。在前期有限元分析和试验研究的基础上，设计制作了2个1／3比例的组合钢板墙试件，并进行了低周反复试验。研究了试件的破坏过程、破坏模式、承载力、变形性能等，重点分析了螺栓间距、加劲肋的布置方式等对试件抗震性能的影响。试验结果表明：加劲肋的设置会明显改变钢板墙的破坏模式和抗震性能，即未设置L型加劲肋的组合钢板墙，破坏时只在T型加劲肋两侧形成明显的交叉拉力带，且试件的承载力较低，滞回曲线捏缩严重，耗能能力相对较差；增大螺栓间距的组合钢板墙，破坏时只在中部两排螺栓间形成明显的交叉拉力带，且试件的承载力下降，延性也降低，耗能能力相对较差。提出了箱板式钢结构底部加强区墙体设计的建议。

带肋箱板式钢结构住宅底部加强区墙体抗震性能试验研究

提出一种带加劲肋和混凝土约束面板的组合钢板墙，主要应用于箱板钢结构装配式住宅底部加强区。设计制作了2个1／3比例的钢板墙试件，1个为带竖向加劲的钢板墙，1个为带竖向加劲和混凝土约束面板的组合钢板墙，并进行了低周反复加载试验。研究了试件的破坏过程、破坏模式、承载力、变形性能等，重点分析了混凝土约束面板对试件抗震性能的影响。试验结果表明：带竖向加劲钢板墙试件的破坏始于钢板和加劲肋的屈曲，组合钢板墙试件的破坏始于钢板的屈曲和混凝土板产生裂纹；最终破坏时，带竖向加劲肋的钢板墙上形成稀疏的大尺寸交叉拉力带，而组合钢板墙则是在加劲肋与螺栓围成的小区格内形成“棱台”状交叉拉力带；相比于只带竖向加劲肋的钢板墙，组合钢板墙承载力更高，延性更好，滞回曲线相对饱满，耗能能力更强，抗侧刚度和承载力退化更缓慢。

箱板式钢结构住宅底部加强区组合加劲钢板墙抗震性能分析

箱板式钢结构是一种直接采用加肋钢板作为承重墙和楼板的箱式结构。为提高加劲钢板墙(SSPW)的抗震性能,在墙体外侧设置网格加劲板构成组合加劲钢板墙(CSPWs)。进行了3个1/3缩尺比例的加劲钢板墙试件的拟静力试验,研究参数包括是否设置网格加劲板、网格加劲板与墙体钢板之间能否相对滑动。分析了加劲钢板墙试件的破坏过程、破坏模式、承载力和变形性能等。同时建立有限元分析模型,研究轴压比、高厚比等对墙体受力性能的影响。试验研究表明:组合加劲钢板墙具有较高的承载能力和稳定的滞回性能;设置网格加劲板能有效抑制墙板的面外变形,显著提高抗侧刚度、承载力和耗能能力;网格加劲板与墙体钢板之间能相对滑动,可使试件耗能和位移延性系数分别提高42.4%和39.6%。有限元分析表明:峰值荷载随轴压比和墙板高厚比的增大而降低;当轴压比不大于0.6且高厚比介于300~500时,组合加劲钢板墙峰值荷载大于按JGJ/T 380—2015《钢板剪力墙技术规程》中全截面塑性理论计算的承载力,结合墙板面外变形情况,建议轴压比不大于0.6、墙板高厚比取300~400。

箱板式钢结构模块单元的抗震性能模拟和抗侧力计算模型研究

为深入研究箱板式钢结构模块单元的抗震性能，基于前期试验研究结果，分别对设置和不设置角部加强构造肋的三层单开间箱板式钢结构模块单元进行了有限元建模。对比分析了模块单元的破坏模式、滞回曲线、骨架曲线和承载力等，验证了有限元分析的有效性。以模块单元的轴压比为主要研究参数，设计了4组64个有限元模型试件，探讨了轴压比对模块单元抗震性能的影响规律。结果表明：在墙板高厚比、角部加强构造肋的柔度系数一定的前提下，轴压比对模型的承载力影响较小。基于分析结果，提出了有无角部加强构造肋模块单元的抗侧力计算模型，为其抗侧力计算式的建立提供基础数据。

箱板式钢结构住宅底部加强区组合钢板墙有限元分析和抗剪承载力计算式

为了建立箱板式钢结构住宅底部加强区组合钢板墙的抗剪承载力计算式，在前期试验研究的基础上，设计了16个模型试件，对影响组合钢板墙抗剪承载力的关键参数进行了有限元分析，探讨了钢板墙的高厚比、肋板刚度比等对组合钢板墙抗震性能的影响规律，分析了试件的破坏模式、滞回曲线、骨架曲线、承载力和刚度退化等。结果表明：墙板的高厚比越大，钢板越容易产生面外屈曲形成拉力带，滞回曲线捏缩越明显，屈服承载力和极限承载力越低。高厚比越小，组合钢板墙的抗侧刚度越大，但在受力后期，刚度退化速度较快。肋板刚度比对初始弹性刚度和滞回性能的影响不明显。基于分析结果，提出了组合钢板墙的合理破坏模式，并通过参数分析和回归分析，得到了组合钢板墙的抗剪承载力计算式。算例分析表明：所提计算式可用于计算组合钢板墙的抗剪承载力。

箱板式钢结构开洞模块单元的有限元参数分析和抗侧承载力研究

基于前期的试验研究和有限元模拟结果，进一步探讨影响箱板式钢结构开洞模块单元承载力的关键参数。设计了16组64个有限元模型试件，重点分析了墙板高厚比、角部加强构造肋的柔度系数对模块单元承载力的影响规律。结果表明：与模型的轴压比相比，角部加强构造柔度系数和墙板高厚比均是影响模块单元受剪承载力的重要参数，且高厚比的影响尤为显著。基于分析结果，提出了柔度系数的设计建议值，并通过理论分析，推导了考虑高厚比影响的开洞模块单元抗侧承载力计算式。算例分析表明，所提计算式可用于计算箱板式钢结构开洞模块单元的抗侧承载力，且精度较好。

高轴压比的装配式钢结构抗震性能研究

为研究高轴压比下装配建筑箱板式钢结构抗震性能,构建有、无加劲肋的两组3层单开单元模块钢结构试件A和试件B,统计不同轴压比下两组试件的抗震性能。结果表明:试件加载初期滞回曲线重合率高,加载后期轴压比为0.8时试件的水平位移显著高于轴压比为0.5时;随轴压比由0.5增到0.8,试件承载能力下降;轴压比升高试件极限承载力降低,试件B的极限承载力高于试件A;轴压比为0.8时,试件A强度、刚度降显著高于试件B,试件B在屈服后期等效黏滞阻尼比高于试件A;轴压比增加装配式建筑箱板钢结构抗震性能降低,有加劲肋可提高钢结构抗震性能。