钢板深梁屈曲分析

介绍了一种新型的抗侧力结构体系——钢板深梁;利用有限元分析软件ANSYS分析了两侧加劲钢板深梁的弹塑性屈曲性能,讨论了深梁跨高比、宽厚比等参数对钢板深梁屈曲性能的影响。研究结果表明:极限承载力与钢板深梁跨高比近似成正比关系;对厚板与薄板而言,厚板的非线性由材料的弹塑性引起,而薄板的非线性由深梁严重面外变形和材料弹塑性共同引起;厚板对加劲肋的要求较低,可不布置中部加劲肋,而薄板对加劲肋的要求较高。

钢管混凝土-钢板深梁结构抗震性能分析

提出了钢管混凝土-钢板深梁结构,它由钢管混凝土柱、柱间钢板深梁两种构件组成。为深入研究该结构的抗震性能,在典型模型构件试验基础上,用ABAQUS软件对不同钢板深梁布置与间距、不同钢板深梁厚度、不同钢板深梁跨高比的试件进行了数值模拟,模拟中考虑了基础锚固滑移对试件顶部位移的影响。研究表明:随着钢板深梁布置数量的增多和钢板深梁厚度的增大,结构承载力和刚度明显提高,但提高幅度逐渐减慢,而延性有所降低;随着钢板深梁跨高比的增大,结构的刚度和承载力逐步减小,延性逐步提高;合理设计钢板深梁布置位置与间距的试件与整体钢板试件相比,虽承载力和刚度有所降低,但延性和钢板弹塑性耗能能力显著提高,有利于抗震。在满足构造要求下,钢管混凝土-钢板深梁结构具有良好的抗震耗能性能,可用于高层建筑结构抗震设计。

钢框架内填钢板深梁协同分析

为了满足钢结构房屋刚度一定范围的渐变调幅需要,提高钢结构房屋的抗震性能,提出了一种新型的抗侧力构件———钢板深梁;通过水平低周反复荷载试验对纯钢框架和钢框架内填钢板深梁进行分析,并对结构进行适当简化;通过对2种简化模型进行对比得出较为可行的钢板深梁与钢框架协同分析模型。研究结果表明:内填钢板深梁可以大幅度提高纯钢结构的初始刚度、屈服荷载和极限承载力。

钢管混凝土-钢板深梁结构抗震试验与承载力计算

提出了钢管混凝土-钢板深梁结构,进行了4个钢管混凝土-钢板深梁结构模型试件的低周反复荷载试验,4个试件均由等截面钢管混凝土柱和等尺寸钢板深梁构成,各试件高宽比相同。4个试件的区别在于设置的钢板深梁道数不同,以重点研究钢板深梁对结构抗震性能的影响。分析了各试件的承载力、刚度及退化过程、延性、滞回特性、耗能和损伤与破坏过程等。基于试验,提出了承载力计算模型,计算结果与实测结果符合较好。研究表明:钢管混凝土-钢板深梁结构,具有良好的抗震性能;钢板深梁与钢管混凝土设计参数应合理匹配,以实现强钢管混凝土柱和弱钢板深梁的延性屈服机制;钢管混凝土-钢板深梁结构可用于结构抗震设计。

不同刚度钢板深梁填充钢框架结构抗震性能分析

利用ANSYS对12层不同模型钢板深梁填充钢框架结构(SDBF)进行了时程分析,主要探索钢板深梁刚度变化对结构的影响。分析表明:在水平地震作用下,钢板深梁刚度变化虽然并未改变薄弱层的位置,但是对结构薄弱层的抗侧移能力有显著的影响;随着结构刚度的增大,柱底剪力占基底总剪力的比例不断减小,钢板深梁剪力占基底总剪力比例不断增大,因此通过变化刚度来调节钢板剪力是有效的。经济合理的SDBF结构具有一定的工程应用价值。

基于双折线恢复力模型的钢框架内填钢板深梁滞回耗能分析

钢板深梁作为一种新型的耗能构件,可以实现钢框架内填钢板深梁结构刚度宽范围渐变调幅。通过对钢板深梁跨高比分别为2和0.75的钢框架内填钢板深梁结构进行低周反复荷载实验,得到了该结构滞回曲线和骨架曲线。采用"通用屈服弯矩法"简化的双折线恢复力曲线对钢框架内填钢板深梁结构进行动力时程分析来得到结构的能量时程曲线。研究结果表明:钢框架内填钢板深梁结构抗震性能良好,双折线恢复力曲线用于结构动力时程分析,为研究结构损伤设计和能量设计提供基础。

两侧加劲钢板深梁弹性屈曲分析

钢板深梁填充钢框架体系是一种新型的抗侧力结构体系,钢板深梁通过改变跨高比等参数不仅可以实现结构初始刚度能够在一定范围内调幅,而且使抗侧构件更容易安装或拆卸。以两侧加劲钢板深梁为研究对象,对其弹性屈曲性能进行了有限元分析,讨论不同加劲刚度对不同跨高比钢板深梁的加劲效果,并提出不同跨高比钢板深梁在加劲约束作用下的等效屈曲系数和嵌固系数。结果表明,跨高比越大,等效屈曲系数越小,实现屈曲模态转变所需加劲刚度越大,加劲效果越好。求得在屈曲模态转变点时,不同跨高比两侧加劲钢板深梁的加劲抗弯刚度比。提出对于跨高比在区间[0.5,1.0]的两侧加劲钢板深梁,嵌固系数可取1.23;对于跨高比在区间[1.0,2.0]时,嵌固系数取为1.0。分析结果为此类结构的抗侧设计提供了理论基础。

钢板深梁填充钢框架结构抗震性能试验及恢复力模型

钢板深梁填充钢框架作为一种新型耗能构件,可以实现宽范围的刚度渐变调幅。对2个钢板深梁填充钢框架试件进行低周反复荷载试验,得到钢板深梁填充钢框架的滞回曲线和骨架曲线。研究结果表明:2个试件的滞回曲线饱满且骨架曲线有塑性流动阶段。因此,钢板深梁可作为结构抗震的第1道防线,钢框架作为第2道防线。最后对试验数据进行回归分析,得到钢板深梁填充钢框架结构的恢复力模型,该模型可用于动力时程分析。

密柱-钢板深梁结构抗震性能试验研究

提出了一种内藏密柱-钢板深梁混凝土组合剪力墙,密柱-钢板深梁为其核心钢构.为研发高性能密柱-钢板深梁结构,对4个具有不同设计参数的试件进行了低周反复荷载试验.试件的密柱分为方钢管混凝土、圆钢管混凝土、工字钢3种截面,钢板深梁分为Q235,Q345两种钢材,试件剪跨比为1.5.基于试验,分析了各试件的承载力、刚度及退化过程、延性、滞回特性、耗能、损伤与破坏过程,提出了密柱-钢板深梁结构承载力计算模型,计算结果与实测结果符合较好.研究结果表明:"强密柱、弱钢板深梁"型结构可实现延性屈服机制;密柱截面用钢量相同时,采用圆钢管混凝土密柱的结构性能最好;与采用Q345钢板深梁的结构相比,采用Q235钢板深梁的结构虽承载力略小但延性更好;密柱-钢板深梁结构具有良好的抗震性能和延性屈服机制.

钢板深梁填充钢框架静力弹塑性分析

本文对一个六层纯钢框架和钢框架内填钢板深梁结构进行静力弹塑性分析,对比两者在多遇地震与罕遇地震作用下层间位移角与层间位移的大小,找出多遇和罕遇地震下的性能点,对建筑物进行地震评估。

水平荷载作用下钢板深梁弹性屈曲分析

运用Ritz能量变分法推导出钢板深梁在水平荷载作用下的临界荷载计算公式。应用有限元软件ANSYS分析了钢板深梁的弹性屈曲机理,提出了3类典型屈曲模式,得到了钢板深梁在各类屈曲模式下的跨高比阈值。对跨高比为2.0的钢板深梁填充钢框架体系进行了试验研究。将得到的结果进行对比分析,结论如下：有限元所得第1类屈曲模态与试验屈曲模态一致;试验所得临界荷载与理论解误差为7.8%~20.4%;理论结果与有限元所得第1类屈曲临界荷载接近,验证了理论解的正确性。所得结果可为此类构件的设计和应用提供理论基础。

交叉加劲钢板深梁弹性屈曲分析

以交叉加劲钢板深梁为研究对象,利用有限元软件ANSYS分析其弹性屈曲性能,讨论了抗弯刚度比、跨高比、钢板深梁厚度对其弹性屈曲性能的影响;考虑钢板深梁在钢框架的弯剪受力特性,根据板的经典理论建立了交叉加劲钢板深梁屈曲荷载计算公式,提出了等效屈曲系数。结果表明:交叉加劲钢板深梁的临界屈曲荷载随抗弯刚度比增大而增大,但达到门槛刚度比后,增大幅度急剧减小,得到门槛刚度比约为10;临界屈曲荷载随跨高比和板厚的减小而减小,等效屈曲系数随板厚减小而增大;等效屈曲系数与跨高比关系曲线由二次抛物线形向波浪形渐变,交叉加劲钢板深梁受力特性由剪切主导向弯曲主导过渡。

钢骨混凝土-钢板深梁-混凝土条带组合剪力墙抗震性能试验研究

提出钢骨混凝土-钢板深梁-混凝土条带组合剪力墙,该剪力由钢骨混凝土柱、钢板深梁、混凝土墙体条带3种不同耗能单元组合而成。钢骨混凝土-钢板深梁构成核心结构,混凝土墙体条带与核心结构共同工作,协同抗震耗能。进行了5个不同设计参数的钢骨混凝土-钢板深梁-混凝土条带组合剪力墙试件低周反复荷载试验。试验分2阶段进行:第1阶段,加载至1/50位移角,试件明显屈服损伤;第2阶段,对第1阶段损伤后的试件采用两侧贴焊薄钢板的措施进行修复,并作为5个新的组合剪力墙进行低周反复荷载试验。分析各试件的承载力、刚度、延性、滞回特性和破坏特征。研究表明:钢骨混凝土-钢板深梁-混凝土条带组合剪力墙,变形特征介于带竖缝剪力墙和整体剪力墙之间;在受力过程中,充分发挥了钢骨混凝土、钢板深梁、混凝土条带自身及相互作用消耗地震输入结构能量的作用;钢板深梁参数选择对剪力墙抗震性能影响明显;钢骨混凝土-钢板深梁作为核心结构,实现了延性屈服机制;位移角达1/50损伤修复后,仍具有良好的抗震性能。

内置钢板深梁剪力墙抗震性能试验研究

内置钢板深梁剪力墙是由钢管混凝土柱、柱间钢板深梁、混凝土墙体及其连接构件组成。对5个1/5缩尺的该组合剪力墙模型进行了低周反复荷载试验。试验分两阶段进行,第一阶段试验研究位移角小于1/50试件的抗震性能,第二阶段试验研究第一阶段损伤试件修复后的抗震性能,修复采用剪力墙边框钢管间两侧贴焊薄钢板的方法。分析了各试件修复前后的破坏特征、滞回特性、承载力、刚度退化、位移延性、耗能性能。结果表明:内置钢板深梁剪力墙的钢管混凝土柱、钢板深梁、混凝土墙体及连接构件相互作用,协同受力,具有良好的抗震性能;变形特征具有阶段性,在混凝土和部件连接界面损伤前与整体剪力墙变形接近,在连接界面损伤滑移后与带竖缝剪力墙接近。

水平荷载作用下钢板深梁弹性力学解

通过建立力学模型,应用弹性力学中的半逆解法对水平荷载作用下钢板深梁应力与位移进行计算。推导出钢板深梁有关的应力分量与位移分量的解析计算公式。结果表明:非加劲钢板深梁计算所得结果与试验结果对比,能够满足精度要求。对于两侧加劲钢板深梁,随加劲肋与钢板的面积比的改变,钢板深梁应力分布也发生改变。当面积比为0时,所得解与非加劲钢板深梁解一致;随面积比增大时,钢板深梁正应力减小,最终近似为纯剪受力状态。所得解为构件设计和稳定性分析提供理论基础。

材料强度对深梁滞回性能影响的有限元分析

钢板深梁作为一种新型的耗能构件,可以实现宽范围的刚度渐变调幅。通过用ANSYS10.0对由Q235、Q345与Q420三种不同强度的材料制成的钢板深梁施加低周反复荷载进行有限元模拟分析,研究了其破坏过程和破坏机理,得到了深梁的滞回曲线、延性及承载力衰减系数和能量耗散系数。有限元模拟分析说明随着钢材强度的提高钢板深梁中钢板的耗能能力有所下降。

钢管混凝土边框内藏钢板剪力墙抗震试验与损伤加固

提出了一种钢管混凝土边框内藏钢板深梁剪力墙。为研究其抗震性能及损伤后的加固性能,进行了两阶段试验。第I阶段低周反复荷载试验进行到位移角为1/50,试件明显屈服损伤,然后在墙体两侧钢管间贴焊薄钢板进行加固,进行第II阶段低周反复荷载试验,直至试件严重破坏。分析了各试件的承载力、刚度及退化过程、延性、耗能和破坏特征。研究表明:钢管混凝土边框和型钢中柱,有效约束了混凝土条带裂缝的开展,提高了剪力墙的延性;加设内藏钢板深梁,可明显提高剪力墙承载力和后期刚度;混凝土条带与钢管混凝土柱、型钢混凝土柱的连接界面区域,隐含形成了竖向耗能条带,往复变形过程中充分发挥了耗能性能;这种剪力墙明显屈服损伤经加固后,仍具有足够的抗震承载力和良好的耗能能力,便于震后修复。