装配式钢结构建筑中钢框架+防屈曲钢板剪力墙结构体系应用

为研究钢框架+防屈曲钢板剪力墙结构在装配式钢结构建筑中的应用效果,以某城市的改建安置房项目为例,设计钢框架+防屈曲钢板剪力墙结构体系,并按照施工流程完成该结构体系施工;同时采用ABAQUS有限元软件构建该体系的计算模型,分析防屈曲钢板剪力墙和预期对应的钢框架梁柱之间的整体水平静力、剪力墙的受力特性以及耗能情况。结果显示:钢框架+防屈曲钢板剪力墙结构体系的实际应用效果良好,防屈曲钢板剪力墙的耗能比例达到94.1%。

防屈曲钢板剪力墙地震损伤研究

防屈曲钢板剪力墙作为一种新型的抗侧力构件,实际使用时需要将墙板嵌入受弯框架,为了研究防屈曲钢板剪力墙在地震后的性能退化情况,使用有限元软件ABAQUS建立了两层单跨钢框架-防屈曲钢板剪力墙模型,在验证防屈曲钢板剪力墙有限元建模方法可行性的基础上,针对不同高厚比的防屈曲钢板剪力墙构件进行低周循环加载。研究发现:增大内嵌钢板的厚度可以有效提高防屈曲钢板剪力墙的抗剪强度;加载过程中刚度下降平缓,具有较好的稳定性;防屈曲钢板剪力墙具有较好的塑性变形能力和耗能能力。通过分析防屈曲钢板剪力墙的地震损伤可为后续地震中受损的防屈曲钢板剪力墙的加固修复提供参考。

四角两边连接防屈曲钢板剪力墙力学机制

为了保障降低框架柱刚度要求的同时,可以平衡防屈曲钢板剪力墙作为抗侧力构件和耗能构件的功能,本文提出了四角两边连接防屈曲钢板剪力墙。通过理论推导和数值模拟对四角两边连接防屈曲钢板剪力墙力学性能进行研究,给出了理论承载力和最小刚度表达式,分析了内嵌钢板与钢框架相互作用机制,阐述了四角两边连接防屈曲钢板剪力墙刚度和延型,研究了钢框架和内嵌钢板剪力分配规律。研究表明:四角两边连接防屈曲钢板剪力墙相较于四边连接防屈曲钢板剪力墙降低了边框柱刚度最低要求的40%;内嵌钢板承担了80%以上的剪力,当塑性铰完全形成之后,内嵌钢板与框架柱承担剪力比例趋于平衡;混凝土盖板的约束作用能够有效提高内嵌钢板承担剪力能力,混凝土盖板厚度大于40 mm,结构初始刚度和内嵌钢板承担剪力不再增加。因此,四角两边连接防屈曲钢板剪力墙具有良好的抗震性能,可以作为抗侧力构件应用于高层建筑抵抗水平荷载。

模块装配式防屈曲钢板剪力墙抗剪研究

目前传统的防屈曲钢板剪力墙结构设计研究大多倾向整体构造,而忽视了模块化装配化设计研究。文中现针对一组最佳模块装配式防屈曲钢板剪力墙试验结果,建立充分考虑钢板-混凝土双塑性损伤本构的ABAQUS有限元墙体结构模型,用于模拟分析墙体抗剪损伤情况。同时,基于损伤分析结果,对该剪力墙抗剪设计进行研究。结果表明所采用的钢材-混凝土双损伤本构模型能很好地模拟出结构的损伤趋势,模块装配式防屈曲钢板剪力墙也表现出优越的抗震性能并且有利于装配式施工。文中所推导的抗剪屈服承载力公式与初始抗侧刚度公式经验证与实际较为吻合,可以为模块装配式剪力墙设计应用提供参考。

两边连接木盖板屈曲约束钢板剪力墙抗侧力性能试验研究

从环保角度提出一种钢木组合形式的两边连接防屈曲钢板剪力墙。基于已有的研究成果,设计两个试件,一个是没有木盖板约束的钢板剪力墙,另一个是覆盖木板作为钢板面外屈曲约束的钢板剪力墙。对试件采用位移控制加载方式进行拟静力试验,得到试件的滞回曲线。根据试验结果,分析了试件的骨架曲线、刚度退化和耗能能力。试验结果表明,木盖板抑制钢板屈曲效果较好,能够有效减小鼓曲声音;与无木盖板试件相比,有木盖板试件具有更高的承载力和更强的耗能能力。在试件破坏后,对试件进行拆卸,发现钢板腹部木盖板覆盖区域能够保持平整,拆卸后的木盖板在加载后也能保持完整。采用软件ABAQUS进行有限元分析,模拟结果和试验结果吻合,验证了模型的可行性。

密肋防屈曲钢板剪力墙低周反复荷载试验研究

通过对一榀密肋防屈曲钢板剪力墙在水平低周反复荷载作用下的试验,研究了该结构的初始刚度、滞回曲线、骨架曲线、延性和耗能性能。试验结果表明:内填板与两侧网格密肋通过螺栓连接,减缓了内填钢板的初始几何缺陷;与普通薄钢板剪力墙相比,降低了对边框柱抗弯刚度的要求;网格密肋的设置有效地避免了内填钢板的整体屈曲,减小了试验过程中的面外变形;提高了墙体的初始刚度和弹性屈曲荷载;改善了滞回曲线的"捏缩"现象。密肋防屈曲钢板剪力墙具有较大的抗侧刚度和稳定的耗能能力,是一种非常适用于高烈度抗震设防区的抗侧力构件。该研究为其理论分析和工程应用提供了依据。

钢框架+防屈曲钢板剪力墙结构体系在装配式钢结构住宅中的应用

首钢二通厂南区棚改定向安置房项目1#住宅楼(24层)采用钢框架(钢管混凝土柱+H型钢梁)+防屈曲钢板剪力墙装配式钢结构体系,选择的结构抗侧力构件分别为防屈曲钢板剪力墙、中心支撑以及组合钢板剪力墙的结构体系,并对其进行了计算分析,对比了不同结构体系的关键技术指标。同时通过有限元模型研究了与防屈曲钢板剪力墙相连梁的刚度变化对钢板剪力墙受力性能的影响,针对防屈曲钢板剪力墙对钢梁的局部作用提出了加强措施。结果表明:与其他结构体系相比,钢框架+防屈曲钢板剪力墙结构体系结构布置更加灵活,材料成本更低,并且防屈曲钢板剪力墙的布置对结构的抗扭转更有利;实际工程中防屈曲钢板剪力墙按照规范设计能够满足承载力和安全性的设计要求;设置局部加劲肋和加强框架梁腹板厚度能够延缓钢梁的应力增大,减小钢板剪力墙对钢梁局部的影响。

装配式钢框架-防屈曲钢板剪力墙施工技术

北京冬季奥运村人才公租房项目装配式高层住宅采用钢框架-防屈曲钢板剪力墙结构体系,其中一标段设置1298块预制装配式防屈曲钢板墙,其立面位于地面层以上,屋面层以下,平面处于内钢框核心筒范围。针对结构内防屈曲钢板剪力墙吊装时翻身复杂,安装结构空间小、阻碍多,吊点设置困难,与现有钢结构、钢筋桁架楼承板交界面无缝连接等问题,通过一系列的施工技术,有效解决了北京冬奥运村人才公租房项目钢框架—内钢框筒内嵌预制防屈曲钢板剪力墙施工难题,经济、安全可靠的目标,保证了结构安装精度和施工质量,同时也印证了该施工技术的可靠性。

防屈曲钢板剪力墙研究进展浅析

介绍了防屈曲钢板剪力墙的基本构成,分析了其力学性能及特点,对各种形式的防屈曲钢板剪力墙的研究现状进行综述,指出了研究中的存在的问题。研究表明,防屈曲钢板剪力墙抗震性能优异,是一种适合在高烈度震区使用的抗侧力体系。

防屈曲钢板剪力墙在火灾条件下的温度场分析

结构高温下性能的研究是确保其在火灾中安全性得到保障的重要一环,防屈曲钢板剪力墙受火后的温度场分析是其抗火性能研究不可缺少的部分。采用ABAQUS有限元分析软件建立防屈曲钢板剪力墙有限元模型,考虑单面受火和双面受火后,按照标准ISO-834升温曲线进行温度加载100min,得到防屈曲钢板剪力墙受火后的温度场分布规律。分析表明,受火时防屈曲钢板剪力墙内部各点升温的速度存在差异,受火面混凝土板整体温度上升的趋势大于内侧钢板和背火面混凝土板;同一表面螺栓处温度比周边混凝土区域低,温度场呈现出圆形辐射的特征;钢板温度场呈现出环状特征,接近钢板无混凝土板覆盖的区域温度较高,往钢板中心处温度逐渐降低;钢板同一部位双面受火时温度上升的趋势大于单面受火。通过温度场分析可为后续防屈曲钢板剪力墙在高温下的力学性能研究提供参考。

半刚性框架-防屈曲钢板墙结构的抗震性能试验研究

为研究半刚性框架-防屈曲钢板墙结构的抗震性能和传力机理,通过一榀1∶3比例单跨双层的半刚性框架-预制混凝土板防屈曲钢板墙的低周往复荷载试验研究,研究节点刚度与防屈曲墙体的相互影响效果,获得承载力、刚度、耗能和节点转动能力等指标。试验结果表明:该种结构具有优越的耗能能力,节点刚度退化小,墙板的设置显著降低节点区自身的延性和应力要求,半刚性框架和墙板协同工作良好;防屈曲构件的设置可改善钢板的实际受力,提高墙体的承载力及刚度,有效克服滞回曲线的"捏缩"现象,避免薄板墙的噪音及震颤,半刚性框架承担25%的水平剪力,试件面内呈弯剪破坏模式。研究为该种结构体系的工程应用和理论分析提供依据。

组合钢板剪力墙的发展与研究现状

根据组合钢板剪力墙施工方法的不同,对其进行分类,并分别从结构的构造措施、破坏特征、受力机理以及墙板与框架的相互作用等方面进行讨论,结果发现:防屈曲钢板剪力墙抗震性能优异,是一种适合在高烈度震区使用的抗侧力体系。综述国内外的组合钢板墙的理论与试验研究,并对其研究现状进行评价,根据当前研究的不足,提出今后研究的主要方向。

纵横加劲防屈曲低屈服点钢板剪力墙结构抗震性能试验研究

对一榀缩尺比为1∶3的单跨双层半刚性框架-纵横密肋加劲防屈曲低屈服点钢板剪力墙结构进行了低周往复加载试验。从滞回性能、承载力、刚度、耗能能力、结构延性及破坏模式等方面对纵横加劲的防屈曲性能及低屈服点钢内嵌板的工作性能进行评价。研究结果表明:纵横密肋有效延缓了内嵌板的屈曲,提高了结构的延性和极限承载力;低屈服点钢内嵌板与半刚性框架具有良好的协同工作性能,内嵌板采用低屈服点钢可有效提高结构的延性和耗能性能;整体结构具有理想的破坏模式,试件破坏主要由内嵌板的区格内局部屈曲、撕裂和框架塑性铰的形成控制。

屈曲约束钢板墙理论研究及工程应用

本文主要介绍了TJ型屈曲约束钢板墙刚度和承载力计算公式。其中,TJ型屈曲约束钢板墙包括大高宽比、小高宽比以及开竖缝屈曲约束钢板墙三类。并针对屈曲约束钢板墙的约束板,通过理论推导和有限元分析,给出了完整的设计方法,主要包括刚度需求和承载力需求两方面。此外,为便于在框架结构中的设计和应用,将钢板墙等效为偏心交叉支撑。这种简化模型不但可以简便地在各种设计软件中进行建模分析,还可以较为准确地计算出屈曲约束钢板墙周边框架梁柱的内力。最后,结合屈曲约束钢板墙自身受力特点和良好的耗能能力,本文提出了防屈曲钢板联肢剪力墙结构的概念和关键技术。

防屈曲钢板剪力墙弹性性能及混凝土盖板约束刚度研究

防屈曲钢板剪力墙由内嵌钢板与其两侧的预制混凝土盖板通过螺栓连接而成。预制混凝土盖板与周边框架梁柱之间预留一定间隙,同时在大震下允许混凝土盖板与钢板之间产生相对滑移,以确保两侧混凝土盖板不发生严重破坏,从而保护内嵌钢板获得很好的承载性能和耗能能力。采用数值方法对防屈曲钢板剪力墙在水平荷载作用下的弹性屈曲性能、混凝土盖板的最小约束刚度(厚度)以及连接螺栓的最大间距进行研究,给出了防屈曲钢板墙的结构设计中混凝土盖板约束厚度及连接螺栓最大间距的参考公式。

防屈曲钢板剪力墙滞回性能理论与试验研究

提出了一种新型的防屈曲钢板墙用作高层建筑的抗侧力构件。从理论与试验两个方面对防屈曲钢板墙的滞回性能进行研究。其中理论分析主要考察两个不同高厚比的防屈曲钢板墙(Ⅱ型)与普通钢板墙滞回性能的差异;试验研究则主要针对两种高厚比共计7个不同的试件,考察防屈曲钢板墙(Ⅰ型和Ⅱ型)、组合钢板墙以及普通钢板墙在往复荷载作用下的极限承载力性能、滞回特性、延性以及破坏特征等。通过对比分析,揭示不同类型钢板墙的受力机理与特点,对四种不同类型钢板墙的直观表现与受力性能进行总结与评价。

防屈曲钢板剪力墙弹塑性抗剪极限承载力与滞回性能研究

防屈曲钢板剪力墙是一种新型的高层建筑钢结构抗侧力构件。采用数值方法对防屈曲钢板剪力墙在水平荷载作用下的弹性侧移刚度、抗剪极限承载力以及在低周往复荷载下的滞回性能进行了研究,提出了防屈曲钢板墙抗剪极限承载力以及弹性抗侧刚度的计算公式,供设计参考。对防屈曲钢板墙与普通钢板墙的滞回性能分析表明,防屈曲钢板墙可以显著改善普通钢板墙滞回曲线的捏拢现象,表现出更强的延性和稳定的耗能能力,是一种非常适合于高烈度抗震设防区的抗侧力体系。

半刚性框架-两边连接防屈曲钢板剪力墙结构抗震性能试验研究

为研究半刚性框架-两边连接防屈曲钢板剪力墙结构的抗震性能,进行了一榀1∶3比例的单跨两层半刚性框架-两边连接防屈曲钢板剪力墙结构的拟静力试验,试验研究了半刚性框架与内填防屈曲低屈服点钢板的相互作用,并获得其承载力、刚度、骨架曲线、耗能性能等指标。试验结果表明:该种结构具有优越的耗能能力,半刚性框架和内填低屈服点钢板协同工作良好;边缘加劲槽钢的设置为内填钢板提供有效锚固,解决了普通两边连接钢板剪力墙有效抗剪面积折减过大的问题;纵横密肋可改善内填钢板的受力状态,内填钢板以密肋间小区格局部屈曲为主,提高结构的刚度及承载力,避免了普通两边连接钢板剪力墙滞回曲线的严重"捏缩"效应。研究结果可供相关结构体系理论分析和工程应用参考。

钢框架-防屈曲钢板剪力墙在装配式钢住宅中的应用

首钢钢结构住宅是一个高层钢结构建筑,高64.4m,地上22层、地下2层。从抗震性能、建筑使用功能和经济性角度出发,对钢框架结构、钢框架-偏心支撑结构、钢框架-钢板组合剪力墙结构和钢框架-防屈曲钢板剪力墙结构方案进行对比分析,最终选择钢框架-防屈曲钢板剪力墙结构作为结构设计方案。针对建筑使用功能和建筑外立面要求并结合钢框架-防屈曲钢板剪力墙结构特点进行结构布置,对钢框架-防屈曲钢板剪力墙节点进行设计。最后通过钢框架施工阶段计算、钢框架-防屈曲钢板剪力墙结构小震弹性计算和钢框架-防屈曲钢板剪力墙结构大震弹塑性计算可知,该结构体系有足够安全度,可以满足抗震设计的要求。本工程钢框架-防屈曲钢板剪力墙结构住宅的设计理念可为类似结构设计提供参考。

防屈曲钢板剪力墙受剪承载力计算模型

基于防屈曲钢板剪力墙受力状态,建立了不同连接防屈曲钢板剪力墙受剪承载力计算模型。基于已有研究成果,认为剪力墙承载力由内嵌钢板中部有效剪应力场和两侧的边缘支撑带提供,推导出适用于不同连接方式剪力墙的承载力计算公式。利用已有试验结果、规程计算方法和数值分析结果验证了建议计算公式的合理性与精确性。进一步分析表明:在跨高比为0.5~2.0范围内,两边连接防屈曲剪力墙的有效剪应力场面积与全截面面积之比为20%~55%,相对于四边连接形式的剪力墙,承载力损失10%~52%;两边连接剪力墙易出现提前撕裂,其安全储备低于设置端柱和四边连接剪力墙。通过算例说明了两边连接防屈曲剪力墙边缘设置端柱的可行性。提出了保证内嵌钢板形成完全剪应力场的端柱截面积要求。