约束剪力墙对SRC框排架结构破坏模式及耗能性能的影响研究

通过SRC框排架模型结构拟动力试验、伪静力试验以及结构中典型SRC异型节点的伪静力试验,研究约束剪力墙对结构破坏模式与耗能性能的影响。结果表明:剪力墙能够起到第一道抗震防线的作用,形成利于抗震的破坏模式;薄弱部位随着地震作用的增强由煤斗层、运转层到底部两层下移;结构的荷载-位移滞回曲线比较饱满,耗能性能较好;剪力墙对结构中SRC异型节点的裂缝开展具有很好的约束作用,沿纵横向同时布置约束剪力墙能够改善该类节点的破坏模式;约束剪力墙可明显提高SRC异型节点的耗能性能、承载能力与延性性能。该研究可为推广应用SRC框排架结构体系提供基础研究资料。

装配式梁柱铰接钢框架-屈曲约束钢板剪力墙体系抗震性能有限元分析

将梁柱铰接钢框架与屈曲约束钢板剪力墙相结合是一种新型的抗震结构体系。铰接框架体系承担竖向荷载,屈曲约束钢板剪力墙体系承担水平荷载,受力明确,构造简单,更适合装配化施工及建筑工业化要求。为研究该体系的动力特性和抗震性能,采用有限元软件进行弹性分析和动力时程分析,并与刚接框架-屈曲约束钢板剪力墙体系、刚接框架-普通钢板剪力墙体系进行比较。分析时屈曲约束钢板剪力墙采用混合"4-6"杆系模型进行模拟。分析结果表明,该体系在8度(0.2g)抗震设防烈度下具有良好的抗震性能,能够满足"三水准"的抗震设防要求,但在8度(0.3g)抗震设防烈度时,底层柱端出现塑性铰。当梁柱截面相同时,刚接框架的基底剪力较大且底层柱过早出现塑性铰。因此,铰接框架-屈曲约束钢板剪力墙体系表现出更优良的动力性能。

内嵌屈曲约束钢板剪力墙钢框架参数影响分析研究

内嵌屈曲约束钢板剪力墙钢框架由梁、柱以及屈曲约束钢板剪力墙组成,具有刚度与承载力大、延性好的优点,但由于构造形式的复杂,带墙框架的力学性能影响因素较多。为此,本文利用有限元分析方法,首先对已有的内嵌屈曲约束钢板剪力墙钢框架试件建立有限元模型,对其进行验证;然后,根据验证后的有限元模型,进行一系列参数化分析。分析发现,屈曲约束钢板剪力墙的芯板外伸端与柱的连接长度对结构的性能以及屈曲约束钢板剪力墙等效偏心支撑模型的偏心距影响较大。本文将分析结果通过数值拟合方法得到了芯板与柱连接长度跟等效支撑模型偏心距的关系式,以便于实际工程设计分析应用。

方钢管混凝土约束端柱组合剪力墙性能研究

采用通用有限元软件ANSYS对一种新的组合结构形式"方钢管混凝土约束端柱组合剪力墙"进行了单调加载下的受力性能分析.结果显示,轴压比是影响结构受力性能的一个主要因素.

近场地震下屈曲约束钢板剪力墙结构抗震性能研究

为评估屈曲约束钢板剪力墙结构在近场地震下的性能,在该结构振动台试验试件的有限元模型基础上,设计了具有理想屈服模式的4个不同层数的等效拉杆简化模型。采用非线性时程分析方法,重点对结构层数、近场地震有无速度脉冲效应等的影响进行了分析。结果表明:与非速度脉冲地震波作用时相比,4榀框架在近场速度脉冲地震波作用下的响应均较高;同时,随着结构高度的增加,层剪力呈减小趋势;仅5层屈曲约束钢板剪力墙结构在多遇和罕遇地震下的层间位移角小于规范限值,表明在进行屈曲约束钢板剪力墙结构设计时,需深入分析近场脉冲型地震对其的影响。

分块盖板屈曲约束钢板剪力墙受力性能与设计方法研究

为考察分块盖板屈曲约束钢板剪力墙的抗震性能,采用非线性有限元分析软件ABAQUS对其受力机理进行深入研究。将板墙的高宽比、盖板厚度比等参数作为变量,对屈曲约束钢板墙在水平往复荷载作用下的抗震性能进行分析,考察内嵌钢板面外变形与应力、盖板变形与钢筋应力。分析结果表明:采用非线性有限元数值模拟得到屈曲约束钢板剪力墙的滞回性能、内嵌钢板变形特性均与试验结果较为接近。分块盖板屈曲约束钢板剪力墙在层间位移角接近1/300时进入屈服;加载至层间位移角1/50时,滞回曲线接近于理想弹塑性。当盖板厚度比t_(c)/t_(w)不小于7时,可以形成对内嵌钢板面外变形的有效约束,钢板屈曲半波长度与钢板厚度之比λ/t_(w)基本保持不变。在此基础上,建立内嵌钢板与分块盖板简化计算模型,根据内嵌钢板主压应力推导出挤压应力计算公式,从而可以方便地确定对拉螺栓的内力与分块盖板的弯矩。简化计算方法与有限元数值模拟得到混凝土盖板弯矩的分布规律非常接近,简化计算方法偏于安全。

屈曲约束钢板剪力墙-钢框架的宏观单元模型

为简化屈曲约束钢板剪力墙-钢框架的设计过程,提出了两元件宏观单元模型,对屈曲约束钢板剪力墙-钢框架的力学性能进行模拟。基于理论分析与试验数据,得到了宏观单元模型中剪切弹簧的骨架曲线、滞回规则和弯曲弹簧骨架曲线,并将上述各项参数值与试验值进行了对比,同时还将采用宏观单元方法建模的数值模型结果与采用精细有限元方法建模的模型结果进行了对比。结果表明:理论推导得到的各项参数值与试验值吻合良好;采用2种不同方法建模的数值模型结果基本一致;该宏观单元模型的各项参数取值准确,并且能够精确反映该类结构的真实力学性能。

方钢管混凝土约束端柱组合剪力墙非线性有限元分析

在考虑材料和几何非线性的基础上,通过有限元分析软件ABAQUS对方钢管混凝土约束端柱组合剪力墙进行力学分析,对计算结果和试验结果进行比较,基本吻合。在此基础上进行参数分析,重点分析了混凝土强度等级,分布配筋率,钢管的强度及轴压比对组合剪力墙力学性能的影响。

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。

屈曲约束开缝钢板剪力墙性能研究

通过分析四块屈曲约束开缝钢板剪力墙实验各参数,印证了对普通开缝钢板剪力墙所提出的初始刚度和极限承载力设计公式同样适用于屈曲约束开缝钢板剪力墙.由于面外约束构件的作用,屈服承载力应取开缝条带全截面屈服时刻而不是边缘屈服时刻.分析了第二刚度与第一刚度的相互关系,提出了屈曲约束开缝钢板剪力墙的双折线滞回模型.

区域约束混凝土剪力墙截面曲率及延性分析

区域约束混凝土剪力墙是利用纵筋与箍筋所形成的钢筋笼对局部区域混凝土进行约束而形成的一种剪力墙,本文首先分析区域约束混凝土剪力墙的截面弯矩-曲率变化规进行分析,研究轴压比、混凝土强度等级、纵筋配筋率、配箍特征值对截面的屈服曲率和极限曲率的影响,探讨截面曲率与各因素间的变化关系。然后利用软件对一定数量工况下的模型进行非线性分析,同时在引入约束系数的条件下,对所有工况下产生的结果进行二次回归分析,提出了区域约束混凝土剪力墙截面曲率(屈服曲率和极限曲率)的简要计算公式。并以此为基础通过对剪力墙塑性铰长度的假定,把相关的截面曲率延性计算公式转化为位移延性计算公式,在和试验条件相对应的工况下,通过理论公式计算结果和试验数据的比较分析,探讨了理论公式的准确性。考虑相关因素对截面曲率的影响,为区域约束混凝土剪力墙的抗震延性设计提供依据。

正交胶合木约束钢板剪力墙的约束板厚需求

为探究CLT板对钢板剪力墙的约束机理,基于ABAQUS对其进行有限元模拟。结果表明:相比于混凝土约束板,CLT约束板仅使得钢板剪力墙弹性阶段的最高承载力与刚度略微降低,但在一定程度上降低了结构自重,木材的高延性还可以在约束板产生较大面外变形时仍保持墙体的完整性,使得约束板可以持续发挥对钢板的约束作用。通过数据拟合,得到单面CLT板约束改进型钢板剪力墙在达到2 rad层间位移角时,约束板厚度与其面外变形关系的拟合公式。研究结果可为屈曲约束式钢板剪力墙的设计提供理论参考。

剪力墙约束边缘构件阴影区尺寸取值的讨论

本文针对有翼墙和转角墙剪力墙约束边缘构件阴影区取值,以具体墙厚为例子,对照广东省标与国标的不同规定,得出不同的结果,阐明广东省标的规定更合理且节省钢筋量。主张工程设计时,有关剪力墙约束边缘构件阴影区尺寸取值应按广东省标的规定执行。

钢板混凝土组合剪力墙抗震性能试验研究及有限元分析

为研究带约束拉杆钢板混凝土组合剪力墙的抗震性能及螺栓连接的可靠性,对3片高宽比为1.5的螺栓连接带约束拉杆钢板混凝土组合剪力墙进行了水平方向低周反复加载试验及有限元静力弹塑性分析。研究了试件的破坏形态及变形能力,得到了试件滞回曲线、承载力及骨架曲线。分析了约束拉杆间距对试件抗震性能的影响。建立有限元模型,对试件进行静力弹塑性分析并针对轴压比、约束拉杆间距进行了参数分析。结果表明,钢板之间采用螺栓连接可行,带约束拉杆钢板混凝土组合剪力墙具有较好的抗震性能,密布约束拉杆可有效提高其抗震性能,轴压比越高提高试件受力性能的效果越显著。

钢板剪力墙-RC框架结构基于能量平衡的大震塑性设计

两边连接屈曲约束钢板剪力墙具有承载力高、耗能能力强、延性好等优点;而且在结构中布置灵活,能够减小对框架柱的作用力,避免框架柱过早发生破坏。为确定墙体在结构中的布置方式以使结构抗震性能充分发挥,提出了钢板剪力墙-RC框架结构基于能量平衡的大震塑性设计方法。设定结构预期的整体破坏模式和目标位移,基于能量平衡原理计算结构的设计基底剪力,采用剪力比将双重抗侧力结构体系离散为钢板剪力墙体系和框架体系并计算设计楼层剪力,进而完成钢板墙的截面设计。按照塑性内力分配机制和钢板墙屈服后的性能,计算框架结构梁、柱的内力需求,完成钢筋混凝土框架的截面设计。分别对5层和10层结构进行基于能量平衡的大震塑性设计,并采用时程分析法对结构进行非线性动力分析,对比研究了两个结构的损伤机制、最大层间位移角、楼层剪力比和残余位移。分析结果表明:所提出的设计方法能够实现结构预期的整体破坏模式,并满足结构大震抗震性能要求。

混凝土空心砌块砌体剪力墙抗震性能研究现状

混凝土砌块砌体剪力墙的抗震性能(抗剪承载力、延性、耗能能力等)对混凝土砌块砌体剪力墙结构(以下简称砌块砌体结构)的发展有着重要的意义。为研究砌块砌体剪力墙的抗震性能,对2000年以来配筋和约束砌块砌体剪力墙的研究成果进行分析与总结,主要得到以下结论:对于配筋砌块砌体剪力墙,提高竖向钢筋配筋率可以提升墙体抗剪承载力,竖向钢筋间距和布置方式对抗剪承载力和延性等影响很小;水平配筋可以有效地改善墙体的整体性;提高轴压比可以增加抗剪承载力,但是会降低延性;设置边缘构件可以提高墙体的抗剪承载力和延性。对于约束砌块砌体剪力墙,芯柱和构造柱都可以提升墙体的抗剪承载力和延性,构造柱-芯柱体系结合了构造柱和芯柱的优点,可以更有效地提高墙体的抗震能力。

两边连接屈曲约束钢板剪力墙受力机理与等效支撑模型

采用理论分析和有限元方法,针对两边连接屈曲约束钢板剪力墙的受力机理和传力规律进行研究。提出了钢板墙边缘约束区的概念并确定了边缘约束区的宽度,分析了钢板墙的屈服形状、钢板墙内各部分应力流的分布规律和钢板墙与梁连接处的受力特点等。在此基础上提出了两边连接屈曲约束钢板剪力墙等效支撑模型,对不同尺寸、不同层数的框架-屈曲约束钢板剪力墙结构和框架-等效支撑结构在水平荷载作用下的力学性能进行分析,并对两种结构的荷载-位移曲线进行了对比。分析表明,所提出的等效支撑模型在结构刚度和承载力方面具有较好的准确性,无论是单调加载还是反复加载均能准确地模拟两边连接屈曲约束钢板剪力墙结构的受力行为。

半刚性框架-屈曲约束钢板剪力墙结构振动台试验研究

为研究半刚性框架-钢板剪力墙结构的抗震性能,进行了1个缩尺比为1/3的单跨4层钢框架-屈曲约束钢板剪力墙的振动台试验。试验采用模拟地震动的方法,选取El Centro波、Taft波和一条人工合成波,分析在7度多遇至9度罕遇共计8个水平地震作用工况下结构的动力特性和动力响应。研究结果表明：在多遇地震作用下,结构无明显塑性变形;罕遇地震作用时,1、3层墙板大部分区格形成拉力带。随着地震激励的增大,结构刚度逐渐退化,9度罕遇地震输入后结构抗侧刚度最大降幅仅为12%;屈曲约束钢板墙作为第一道抗震设防防线,率先进入弹塑性工作阶段,吸收耗散地震能量,避免框架发生破坏;在多遇及罕遇地震作用下结构的层间位移角分别为1/476和1/68,均满足我国现行抗震规范对层间位移角限值的规定。结构整体表现出优异的抗震性能,满足我国“两阶段,三水准”抗震设防要求。

内嵌屈曲约束钢板剪力墙钢框架的性能参量及计算方法

钢框架延性好,但抗侧承载力和刚度较小,一般可加设钢板墙等抗侧力构件来达到结构的抗侧需求。屈曲约束钢板剪力墙是一种新型抗侧力构件,通过面外约束板的限制,钢板墙在剪力下不会发生屈曲破坏,因此其抗侧刚度、承载力和延性均较大。屈曲约束钢板剪力墙钢框架不但大大提高了原框架的刚度和承载力,同时还具备良好的延性。考虑到加设钢板墙后,框架梁的抗剪刚度与承载力可能不足,该文选取研究的屈曲约束钢板墙除了上下端与框架梁连接外,部分还与框架柱连接。对于这种新型内嵌屈曲约束钢板墙钢框架,该文从理论上详细推导了结构的抗侧刚度、屈服承载力等力学性能参量计算方法,得到了相应的理论公式。通过相关文献的试验数据对比,发现理论计算值与试验值很接近。

屈曲约束钢板剪力墙受力性能分析及盖板简化计算方法

内嵌钢板与混凝土盖板之间相互作用机理较为复杂,难以通过简单方法确定屈曲约束钢板墙连接螺栓拉力与混凝土盖板弯矩。为此,采用有限元软件ABAQUS建立屈曲约束钢板剪力墙计算模型,并通过与模型试验对比验证其可靠性。通过非线性有限元数值模拟,分析钢板高厚比、盖板与钢板厚度比以及盖板与钢板间隙等参数对应力分布、屈曲变形和滞回性能的影响。在此基础上,对螺栓与混凝土盖板的简化计算方法进行研究,基于屈曲约束钢板剪力墙受力与变形的特点,建立了钢板与盖板相互作用计算模型。结果表明:当水平位移角达到1/50时,内嵌钢板全部进入塑性状态,主拉应力向45°方向倾斜,主压应力值与主拉应力值大致相等。内嵌钢板屈曲波形分布较为均匀,屈曲半波长度与钢板厚度之比基本保持不变。当盖板厚度大于钢板厚度7倍左右时,钢板的面外变形可以受到有效约束。建议的简化计算方法可以较为合理地确定钢板与盖板之间的挤压应力,从而能够得到连接螺栓的拉力与混凝土盖板的弯矩。由简化方法得到盖板弯矩的分布规律与有限元分析结果完全相同,横向条带弯矩峰值与有限元分析结果总体上接近,竖向条带弯矩峰值略大于有限元分析结果,简化方法计算结果偏于安全。