双菱形孔钢板混凝土组合剪力墙的抗震性能研究

现有双钢板混凝土组合剪力墙在地震作用下,混凝土压溃过于集中滞后导致结构难以充分利用混凝土的压溃疏松脱落来持续耗散地震能量。为此,在现有组合剪力墙研究的基础上,提出在钢板上布置孔洞的设计构造。设计制作一榀按照1∶3缩尺的双菱形孔钢板约束混凝土组合剪力墙板,对其进行低周往复荷载试验,分析其破坏形态、滞回特性、耗能能力等抗震性能。同时,对构件进行数值模拟,验证有限元模型的可行性。研究结果显示:双菱形孔钢板混凝土组合剪力墙终止加载时,层间侧移超过了1/100,表明试件具有良好的抗震延性;试件在加载过程中混凝土板压力场与钢板拉力场协调一致,共同承担组合剪力墙的抗震性能;数值模拟与试验较为吻合,可为相关研究提供参考。

一种面外弯曲阻尼器抗震性能分析

金属弯曲耗能阻尼器是利用菱形孔钢板同厚度处同时屈服的特性,实现阻尼器高效耗能。工程应用表明:这类阻尼器传统布置形式的辅助支撑易产生无效位移,辅助支撑传递给耗能元件的有效位移较少,进而降低了阻尼器的耗能性能;阻尼器易对梁产生较大附加弯矩,对主体结构受力存在不利影响;辅助支撑相对耗能元件材料消耗量大,降低了材料利用率。为了解决这个问题,创新性地提出了一种支撑式面外弯曲阻尼器(简称ADAS),并对其进行试验研究。结果表明ADAS具有良好的抗震性能,较大的强化系数有利于提高耗散能量,其构造保证了菱形孔钢板实现全截面同时屈服耗能状态,菱形孔钢板裂缝发展充分,使得阻尼器的菱形孔钢板耗能充分。

ADAS阻尼器颈部宽度设计理论及试验分析

菱形孔钢板的颈部宽度是菱形孔钢板面外弯曲阻尼器(ADAS)的重要设计参数,已有研究缺乏颈部宽度对ADAS减震性能的影响。对3个不同颈部宽度的ADAS进行了拟静力试验,建立了相应的有限元模型,并利用力学理论和有限元分析结果,提出了合理的颈部宽度范围。结果表明:颈部宽度合理时,颈部的应变集中不明显,菱形孔钢板可很好地实现理想屈服状态,保证ADAS的最佳耗能性能以及避免颈部脆性剪断。