温度影响下不同轴压比双钢板混凝土组合剪力墙抗震性能

研究不同温度环境下不同轴压比双钢板混凝土组合剪力墙的抗震性能,以温度(40、20、-40℃)和轴压比(n=0.3、0.4、0.5、0.6)为控制参数,设计了12片剪力墙。利用ABAQUS对双钢板组合剪力墙试验进行对比验证,验证有限元结果的准确性。通过对12个剪力墙的承载能力、塑性变形能力、耗能能力、延性对比分析,探究其在代表性温度环境下轴压比对试件的抗震性能变化规律。结果表明,在相同的温度环境下,随着轴压比的增加,剪力墙的承载能力增加,延性降低。轴压比对于刚度退化的影响不明显。在20℃环境下,剪力墙的延性好于40和-40℃环境下延性。-40℃环境下,剪力墙的承载能力高于40和20℃环境。

低周反复荷载下T型双波纹钢板混凝土组合剪力墙受力性能试验研究

为研究低周反复荷载下T型双波纹钢板混凝土组合剪力墙的受力性能,对5个T型双波纹钢板混凝土组合剪力墙进行了低周反复加载试验。基于试验数据,分析了T型组合剪力墙的破坏模式、滞回曲线、变形能力及耗能能力,重点研究了边缘约束条件、波纹类型以及轴压比不同变化参数对T型组合剪力墙抗震性能指标的影响规律。研究结果表明:T型双波纹钢板混凝土组合剪力墙破坏模式主要有压屈破坏和压弯破坏两种;设置边缘约束构件是提高T型双波纹钢板混凝土组合剪力墙承载能力和变形能力的关键因素;纵向窄波纹钢板对内部混凝土的约束能力更强,在低周反复荷载下两者协同工作性更优,而横向窄波纹钢板试件强度退化最严重;采用全截面塑性设计方法进行T型双波纹钢板混凝土组合剪力墙正截面承载力计算,试验值与计算值吻合良好;T型双波纹钢板混凝土组合剪力墙具有较好的承载能力和变形能力,可适用于高层及超高层建筑结构中。

双层波纹钢板混凝土组合剪力墙抗震性能研究

利用有限元软件ABAQUS分别建立平钢板混凝土组合剪力墙与双层波纹钢板混凝土组合剪力墙有限元模型,对2种钢板混凝土组合剪力墙在低周往复荷载作用下的受力机制及滞回性能进行对比分析,验证波纹钢板代替平钢板的合理性。通过对4种波纹尺寸不同的钢板混凝土组合剪力墙进行对比分析,研究波纹直径与波幅对组合墙体抗震性能的影响规律。结果表明:将波纹钢板代替平钢板,能显著提升墙体的承载能力、耗能能力与整体刚度。波纹直径较小、钢板波折次数较多的组合剪力墙承载能力更强;波纹直径较大、钢板波折次数较少的组合剪力墙整体刚度较强。波幅等于半径的波纹钢板剪力墙具有更强的承载能力和耗能能力,整体抗震性能较好。

外肋板式钢板混凝土组合剪力墙与钢梁节点抗震性能试验研究

外肋板式钢板混凝土组合剪力墙与钢梁节点是一种新型墙梁节点,设计并制作了四个足尺的外肋板式钢板混凝土剪力墙与钢梁节点模型试件进行低周往复加载试验,研究钢梁跨高比、外肋板宽厚比以及设置栓钉对试件的滞回性能、延性、耗能和刚度退化等抗震性能的影响。结果表明该节点具有良好的延性和耗能能力,外肋板对节点承载力有较大提升,跨高比较小的试件在弹塑性阶段具有更好的耗能能力,改变外肋板宽厚比和在墙侧设置栓钉对该节点初始刚度无明显影响,该节点荷载有两种传递方式,一种由外伸梁传至外肋板,再由外肋板传至剪力墙;另一种直接由外伸梁传递至剪力墙,前者占比更高。

双钢板混凝土组合剪力墙-钢梁单边螺栓端板连接节点抗震性能研究

为解决双钢板混凝土组合剪力墙与钢梁难以实现现场免焊装配化连接的问题,提出了一种采用分体垫片式单边螺栓端板连接的装配式节点构造,设计并制作了两个足尺试件进行低周往复加载试验及有限元分析,研究了连接节点的变形机理、破坏形态、承载能力、延性、耗能能力以及刚度退化性能。研究结果表明:根据节点区竖放H型钢翼缘厚度不同,节点破坏模式可分为梁端塑性铰破坏和柱壁破坏;发生梁端塑性铰破坏的节点滞回曲线呈饱满的梭形,表现出良好的抗震性能,柱壁及节点区内填混凝土基本保持完好;发生柱壁破坏的节点表现为螺栓孔周钢板受拉形成圆形屈服面,内填混凝土压溃,承载力较低且刚度退化严重,耗能能力较差,加载后期节点的转角主要源于节点区的转动,该失效模式在设计中应予以避免。

双钢板混凝土组合剪力墙试验研究及结构弹塑性时程分析

以16个不同参数的带约束拉杆的双钢板混凝土组合剪力墙滞回加载试验为基础,研究了不同高宽比、轴压比以及不同约束拉杆间距的组合剪力墙破坏模式,得到了试件的滞回曲线、承载力、骨架曲线以及位移延性等抗震性能参数,并通过数值计算其与普通钢筋混凝土剪力墙的对比,分析得出组合剪力墙具有比普通剪力墙更好的承载力和延性。同时采用ABAQUS有限元软件对双钢板混凝土组合剪力墙结构和普通混凝土剪力墙结构进行不同地震作用水平的弹塑性时程分析,对比了二者的层间位移角及构件的塑性耗能,结果表明较之普通混凝土剪力墙,组合剪力墙可以有效的减小结构的层间位移角,降低剪力墙的塑性耗能,提高连梁的耗能比例,对结构抗震更为有利。

核岛结构双钢板混凝土组合剪力墙低周往复试验研究

为了解决核岛结构中屏蔽厂房的剪力墙在地震作用下的安全性能问题,对9个1∶5缩尺试件进行了低周往复拟静力试验.通过试验研究了双钢板混凝土组合剪力墙试件的刚度变化、破坏模式和耗能能力等特性,分析了钢板厚度、栓钉间距、竖向荷载以及加劲肋设置等因素对组合剪力墙抗震性能的影响.结果表明:双钢板混凝土组合剪力墙有很好的延性和耗能能力;钢板厚度、竖向荷载和加劲肋的设置都对剪力墙的抗震性能有很大的影响,而栓钉间距对其影响不大.在试验的基础上对部分试件进行了有限元数值分析,通过与试验结果的比较发现两者的结果能够较好吻合.最后,对本试验研究成果和核岛结构双钢板混凝土剪力墙已有研究成果进行了对比分析,并对以后的试验设计提出了改进的方向.

基于装配式交叉U型连接件的钢板混凝土组合剪力墙-钢梁节点性能有限元分析

为了深入研究基于装配式交叉U型连接件的钢板混凝土组合剪力墙-钢梁节点的力学性能,采用精细化通用有限元软件ABAQUS 6.14对基于装配式交叉U型连接件的钢板混凝土组合剪力墙-钢梁节点模型进行了单调荷载和低周反复荷载作用下的数值模拟,研究了U型板厚度、U型板长度以及钢梁跨高比对该节点力学性能的影响。结果表明:基于装配式交叉U型连接件的钢板混凝土组合剪力墙-钢梁节点具有良好的塑性变形能力和抗拉承载力,各节点模型的滞回性能良好,等效粘滞阻尼系数在0.3029~0.4001之间,具有良好的耗能能力;U型板长度对节点初始刚度和能量耗散影响不明显;U型板厚度在12 mm左右时,节点模型的延性及耗能能力均表现良好;随着钢梁跨高比的增加,节点的转动刚度增加,耗能能力显著提高,延性增加。

多腔钢板混凝土组合剪力墙压弯性能研究

为了提出一种多腔钢板混凝土组合剪力墙,研究其在压弯状态下的破坏模式、破坏机理、承载能力和变形能力。利用ABAQUS有限元软件建立多腔钢板混凝土组合剪力墙模型,模拟剪力墙受力情况,并用试验的方法对比验证有限元模拟分析的有效性。研究构件的轴压比、混凝土强度等级和钢板厚度等参数的变化对多腔钢板混凝土组合剪力墙的压弯性能的影响。试验和模拟发现,新型多腔钢板混凝土组合剪力墙有较好的承载能力和变形能力,不同参数对剪力墙压弯性能有不同程度的影响。其中钢板厚度对剪力墙压弯性能的影响最大,随着钢板厚度的增加,试件承载能力、变形能力大幅上升。

核电工程双钢板混凝土组合剪力墙研究综述

双钢板混凝土组合剪力墙在核电工程中的应用已成为大势所趋,对核电工程的建设起到了推进作用。本文分析了核电工程双钢板混凝土组合剪力墙的发展背景,总结了国内外双钢板混凝土组合剪力墙的抗震性能在试验、数值模拟及理论分析等方面的研究现状,并且对核电工程双钢板混凝土组合剪力墙在世界各国的研究进行了总结,最后对双钢板混凝土组合剪力墙的研究提出了一些关键问题,并对下一步的研究工作进行了展望。

钢板混凝土组合剪力墙-钢连梁外肋板节点抗震性能有限元分析

为研究钢板混凝土组合剪力墙-钢连梁外肋板节点在低周反复荷载作用下的抗震性能,利用有限元软件ABAQUS进行了分析,研究了轴压比、钢连梁跨高比、外伸梁段翼缘长厚比的变化对抗震性能的影响。结果表明,外肋板墙梁节点滞回曲线饱满,具有良好的耗能能力,在达到极限荷载后具有良好的延性和后期变形能力,满足节点延性的要求。轴压比对节点承载力和延性影响较小;钢连梁跨高比越大,节点承载力越低,延性呈上升趋势;外伸梁段翼缘长厚比增大,延性变差,承载力几乎不变,宜取18.75左右。

无焊缝全螺栓连接双钢板混凝土组合剪力墙平面外抗冲击性能有限元分析

为研究无焊缝全螺栓连接双钢板混凝土组合剪力墙在平面外冲击荷载作用下的力学性能,基于ABAQUS软件建立有限元模型并利用已有试验验证该模型的有效性,在此基础上分析了冲击质量、冲击能量、轴压比、截面形式等参数对该组合剪力墙抗冲击能力的影响,获得其破坏模式。结果表明:冲击能量相同时,墙体耗散的能量随着冲击质量的增加而增加;冲击质量相同时,冲击能量的变化能够影响墙体各部件的吸能比;较小的轴压比对墙体抗冲击性能有利,设计时可不考虑轴压比参数,结果偏于安全;墙体端部槽钢开口向内较开口向外其抗冲击性能略有提升;含对拉螺栓的墙体抗冲击性能优于含交错栓钉的墙体。结合有限元分析结果,基于冲击作用下梁的塑性位移计算方法,推导出该组合剪力墙在面外冲击荷载作用下的塑性位移计算公式,计算结果与有限元分析结果吻合较好。

双层钢板混凝土组合剪力墙滞回性能研究

为研究双层钢板混凝土组合剪力墙的滞回性能,对4个剪跨比为2.5的组合剪力墙试件进行了拟静力加载试验;通过改变约束拉杆和加劲肋的间距,研究其在往复水平荷载作用下的破坏机理、滞回性能;选用地震分析软件OpenSees建立了双层钢板混凝土组合剪力墙的纤维模型,进行了低周反复荷载作用下的非线性分析。结果表明:该种剪力墙的破坏形态为墙底部截面钢板被压曲,核心混凝土被压碎的弯曲型破坏;在轴压比相同条件下,设置加劲肋试件的抗震性能优于设置约束拉杆的试件,且随着约束拉杆和加劲肋间距的减小,试件的变形能力增加,表现出较好的耗能能力;纤维模型计算得到的抗弯承载力、延性系数与试验值之间误差较小,纤维模型能较好地模拟剪力墙的抗震性能;随着轴压比的增大,剪力墙的极限承载力有所提高,而变形能力有明显的下降;随着混凝土强度的增加,剪力墙的承载力提高,变形能力减小;随着钢板厚度的增加,剪力墙的承载力和变形能力都明显增加。

外肋板式钢板混凝土组合剪力墙与钢梁节点的受力性能数值模拟

以钢板混凝土组合剪力墙-钢连梁外肋板节点为研究对象,利用ABAQUS建立三重非线性有限元模型,考虑了不同外肋板高厚比、连接板宽厚比和外包钢板厚度对其抗震性能的影响。结果表明:外肋板墙梁节点滞回曲线有一定的捏缩现象,延性及耗能能力均满足抗震要求;外肋板高厚比由9.375降至5.357,节点模型的延性系数、能量耗散系数和初始刚度变化均不足8%;在连接板宽度为150mm时,较大宽厚比的模型延性较好;外包钢板厚度由10mm变化到4mm时,节点峰值荷载降低约16%,但模型刚度退化变缓、延性性能提高。

钢板混凝土组合剪力墙早期裂缝试验研究

针对钢板混凝土组合剪力墙结构早期开裂问题,设计了混凝土中掺加膨胀剂、内养护剂、钢纤维、膨胀剂与内养护剂复掺4种情况下的早期收缩及早期平板约束开裂试验,以此来研究钢板混凝土组合剪力墙中高强高性能混凝土的抗裂减缩效果。结果表明:膨胀剂、内养护剂、钢纤维、膨胀剂与内养护剂复掺都可以降低混凝土的早期收缩;膨胀剂与内养护剂复掺明显改善了膨胀剂的膨胀效果,使混凝土的膨胀应变及膨胀时间得到显著提升,降低28d收缩达87.6%,且混凝土早期开裂时间推迟,裂缝宽度和数量都明显降低。本文的研究结果为钢板混凝土组合剪力墙早期裂缝的控制提供了参考。

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。

外包钢板混凝土组合剪力墙核心筒在千米级摩天大楼中应用与研究

外包钢板混凝土组合剪力墙是在混凝土剪力墙的外部外包钢板,沿墙长方向设置加劲肋板或隔板,形成多个腔体,在腔体内浇筑混凝土,并采用栓钉、加劲肋、隔板等次要构件来加强混凝土与外包钢板的黏接,防止钢板平面外屈曲。以1180 m高的中国建筑千米级摩天大楼为载体,研究外包钢板混凝土组合剪力墙的构造特点、在设计软件中简化措施、设计方法,并进行了试验研究。研究表明,外包钢板混凝土组合剪力墙强度高、延性好、施工简单等特点,具有良好的抗震性能。

格栅管式双钢板混凝土组合剪力墙抗震性能试验

制作了3榀格栅管式双钢板混凝土组合剪力墙试验试件,并开展组合剪力墙的低周反复水平荷载试验,绘制出了试件的滞回曲线及骨架曲线。结果表明:格栅管式双钢板混凝土组合剪力墙具有承载能力高、延性好和耗能能力强等优点;新型组合剪力墙可充分发挥格栅式钢墙板和管内混凝土的材料性能,管内混凝土处于三向受压状态,提高了混凝土的抗压强度和延性,外侧钢墙板承担全部拉应力,管内混凝土承担全部压应力,协同工作优势互补;在1/25rad位移角状态下循环加载80次,新型组合剪力墙塑性铰区域的管内混凝土没有明显的损坏,试验全过程没有任何异响,说明新型组合剪力墙在罕遇地震时也具有良好的工作性能和抗震延性;格栅管式双钢板混凝土组合剪力墙可实现高轴压比、高延性和薄墙厚的抗震剪力墙设计要求。

波形钢板混凝土组合剪力墙轴压比影响研究

为研究轴压比对波形钢板混凝土组合剪力墙的影响,利用ABAQUS有限元软件对不同轴压比的竖向、水平波形钢板混凝土组合剪力墙进行非线性分析,以考察轴压比对波形钢板混凝土组合剪力墙的滞回性能、变形能力、抗侧承载力、抗侧刚度及耗能能力的影响,并对其分析结果进行了试验验证。有限元分析结果表明:当轴压比在0.15~0.45范围内且逐步增大时,竖向波形钢板混凝土组合剪力墙的承载能力和耗能能力随之增强,其延性和变形能力反之减弱;当轴压比超过0.6时,剪力墙的抗震性能表现较差。当轴压比在0.15~0.30范围内且逐步增大时,水平波形钢板混凝土组合剪力墙的承载能力随之增强,其延性和变形能力反之减弱,但对耗能能力影响不显著;当轴压比超过0.30时,剪力墙的抗震性能表现较差;当轴压比超过0.6时,其极限状态下的位移角低于位移角限值要求。轴压比在0.15~0.30范围内,当竖向、水平波形钢板混凝土组合剪力墙的轴压比相同时,前者表现出更好的抗震性能。为了确保有限元分析结果的可靠性,后续对两个剪力墙试件进行了拟静力试验,结果表明:有限元分析结果与试验结果吻合度较高,因此,有限元分析所得结果可为后续实际工程提供参考。

底部加强双钢板混凝土组合剪力墙抗震性能研究

为研究底部加强双钢板混凝土组合剪力墙的抗震性能,以型钢数量(m=2、4、6)、型钢尺寸(I)、型钢强度(Q235、Q345)(f_(p))、钢板强度(Q235、Q345)(f_(s))、轴压比(n=0.4、0.5、0.7)为主要参数。设计了9片双钢板混凝土组合剪力墙,利用ABAQUS软件建立其有限元模型,并对类似双钢板混凝土组合剪力墙开展验证分析,将仿真结果与试验结果进行对比分析,验证结果的合理性。基于验证结果,开展了9片双钢板混凝土组合剪力墙的参数分析,研究不同参数对底部加强双钢板混凝土组合剪力墙抗震性能影响规律。研究结果表明,底部加强试件在承载能力、延性、塑性变性能力、刚度退化和耗能能力方面均有所提升。轴压比为0.4和0.5时,延性接近;轴压比为0.7时,延性下降;轴压比为0.5时,随着型钢数量的增加,承载能力逐渐提高;提高钢板和型钢强度,延性、初始刚度和耗能能力均有较大提升,抗震性能较优。