CCA板填充墙钢框架受力性能的有限元研究

为了研究CCA板填充墙钢框架的受力性能和破坏机理,利用有限元软件ABAQUS对CCA板填充墙钢框架试件,设置两条中间竖缝的CCA板填充墙钢框架试件,设置两条边缝的X形CCA板填充墙钢框架试件和纯钢框架试件进行了低周反复荷载作用下的模拟分析,对这4个试件的破坏特征、滞回性能、延性、刚度和耗能等方面进行了研究。有限元结果表明:CCA板填充墙的不同构造措施会影响墙板裂缝的分布,CCA板填充墙采用两条边缝的X形构造和两条中间竖缝的构造都能缓解墙板的应力集中,减少墙板的开裂;与常规构造相比,结构滞回性能、延性、初始刚度和耗能系数受设置两条边缝的X形构造的影响较小,受设置两条中间竖缝的构造影响较大。研究成果可为带CCA板填充墙钢框架结构的应用提供理论依据。

Ⅰ型缝CCA板填充墙钢框架试验和有限元分析

为减缓侧向荷载作用下CCA板填充墙的开裂,在墙板中间设了Ⅰ型竖向缝,并对一榀足尺的单层单跨带Ⅰ型竖缝的CCA板填充墙钢框架进行低周反复荷载试验,还设计了一榀足尺纯钢框架、一榀足尺的常规带CCA板填充墙钢框架与之对比,主要研究带Ⅰ型竖缝CCA板填充墙的开裂过程及破坏规律,以及竖缝对试件的滞回性能、变形能力、刚度退化和耗能能力的影响,并将试验结果与有限元模拟结果进行比较。研究结果表明:与常规CCA板填充墙钢框架相比,带Ⅰ型竖缝能有效延缓CCA板填充墙在弹塑性阶段的开裂,使墙板应力集中得到缓解。研究结果可为Ⅰ型缝CCA板填充墙钢框架的应用推广提供试验与理论依据。

内嵌CCA板填充墙对钢框架结构受力性能的影响

为了研究蒸压无石棉纤维素纤维水泥板(CCA板)填充墙对钢框架结构受力性能的影响,对纯框架和带CCA板填充墙钢框架进行了低周往复加载试验,并利用有限元软件ABAQUS进行了模拟分析。根据试验及有限元模拟结果对带CCA板填充墙钢框架的承载能力、抗侧刚度和耗能能力等抗震性能指标进行了分析。结果表明:在低周往复荷载作用下,CCA板填充墙提高了钢框架结构的承载能力、抗侧刚度;CCA板填充墙参与了钢框架结构的滞回耗能,带CCA板填充墙钢框架的累积耗能能力明显优于纯框架;与纯框架相比,带CCA板填充墙钢框架的初始刚度有所提高;当位移角达到某一限值时,CCA板填充墙的损坏会引起钢框架结构的刚度发生突变,钢框架结构非弹性设计不应考虑CCA板填充墙对钢框架结构刚度的提高作用;所得结论可为带CCA板填充墙钢框架的工程应用提供参考。

采用拉缝板连接的现浇框架填充墙抗震性能试验研究

为研究拉缝板连接的现浇PVC管空心填充墙对结构抗震性能的影响。试验设计了6榀足尺单层单跨混凝土框架试件,其中:2榀空框架,2榀无拉缝板刚性连接的PVC管空心填充墙框架和2榀有拉缝板柔性连接的PVC管空心填充墙框架,通过对各试件进行低周反复荷载试验,研究了拉缝板连接的现浇填充墙框架的破坏特征、滞回曲线、骨架曲线、耗能比和刚度退化等抗震性能指标。同时对拉缝板进行抗压承载力试验和材料拉伸试验。结果表明:加入PVC空心填充墙能提升框架的初始刚度和承载力;有PVC结构拉缝板的试件组的抗震性能介于空框架与无PVC结构拉缝板的试件组之间,加入PVC结构拉缝板能一定程度提高框架的耗能能力,减缓整体框架刚度退化。

加气混凝土砌块填充墙钢框架抗剪性能有限元分析

利用ABAQUS有限元软件,对一榀钢框架和一榀加气混凝土砌块填充墙钢框架的抗剪性能进行对比分析,在此基础上对加气混凝土砌块填充墙钢框架的抗剪性能进行参数分析。对比分析结果表明加气混凝土砌块填充墙钢框架是一种较好的抗侧力结构体系,其初始刚度和抗剪承载力均明显高于纯钢框架;参数分析结果表明框架柱轴压比、墙体高厚比和墙体开洞率是影响加气混凝土砌块填充墙钢框架抗剪性能的主要因素。对未开洞加气混凝土砌块填充墙钢框架初始刚度的理论计算公式进行了推导,其计算结果与有限元分析较为吻合。

钢框架-再生混凝土空心条板填充墙的抗震性能

为研究钢框架-再生混凝土空心条板填充墙的抗震性能,对2榀单层单跨的钢框架-再生混凝土空心条板填充墙试件进行了低周往复加载试验,研究了墙体开洞对试件的破坏模式、延性、承载力和刚度等的影响,并结合有限元模拟进行了可行性验证.结果表明:墙体开洞对试件的破坏模式影响不显著,对延性、承载力和刚度有轻微的负面影响,但试件仍可以满足抗震要求.同时,针对空心条板填充墙的安装工艺与连接方式提出了改进意见.有限元模拟结果与实际试验结果吻合较好,验证了该结构体系的可行性,为其抗震设计提供了参考依据.

填充墙与钢框架协同工作性能非线性分析

在试验研究的基础上,运用ANSYS有限元中的接触单元建模,对加气混凝土填充墙钢框架的结构性能进行了研究,同时与纯钢框架结构在强度、刚度、以及延性等方面进行了对比分析,结果表明:填充墙与钢框架协同工作能够改善钢框架结构的受力性能和抗震能力,这为钢结构及其围护体系的研究与推广应用提供了一定的理论依据。

考虑填充墙对钢框架结构体系影响的静力非线性分析

目的研究框架抗震分析中，填充墙对框架结构的影响，为框架结构抗震设计提供参考依据．方法利用pushover分析方法对钢框架结构进行分析、结果预测了结构在横向作用力下的行为；了解了塑性铰出现的先后顺序、塑性铰的分布、结构的薄弱环节、结构的破坏模式；考虑协同作用下，填充墙框架的抗侧能力提高7％～8％．结论填充墙一框架结构体系的侧移刚度比纯框架有不同程度地提高，在工程设计中应充分考虑这种影响，提高结构设计的安全性与经济性．

填充墙对钢框架体系受力影响分析

目的研究不同材料填充墙以及填充墙厚度和填充率对高层钢结构自振周期的影响,找出较合理的高层钢结构填充墙布置方式.方法以实际工程为背景,利用Midas-Gen有限元分析软件建立带有砌体填充墙的高层钢结构住宅整楼模型,模拟在实际的受力过程中,砌体填充墙与钢框架之间的共同作用,考虑各类砌体填充墙对钢框架的抗侧力贡献.结果得到了不同材料填充墙的高层钢结构的自振周期,厚度为100 mm填充墙框架与纯框架周期比平均值为0.52,厚度为200 mm填充墙框架与纯框架周期比平均值为0.47;找到了影响填充墙高层钢框架结构刚度的影响因素,并通过数值分析得到相关影响规律.结论对于高层钢框架结构通过合理的填充墙布置可以有效增加结构的侧移刚度,在满足变形要求的前提下提高高层钢结构房屋的舒适度.

空腔结构复合填充墙-钢框架抗侧力性能试验研究

通过空腔结构复合填充墙-钢框架和同尺寸纯钢框架的对比试验,分析了空腔结构复合填充墙-钢框架的抗侧力性能和滞回性能。研究结果证明空腔结构复合填充墙是一种理想的抗侧力体系,可用于多层或小高层钢结构住宅,作为结构的抗侧力构件。

钢框架-砌体填充墙结构三支杆模型有限元分析

分析钢框架结构体系1∶2双层单跨钢框架-填充墙模型的抗震试验结果,对比该试件实体建模的有限元分析结果,提出可用于模拟钢框架和填充墙共同抗侧力机制的框架-墙体三支杆简化力学模型,并按照该受力模型进行有限元建模和水平荷载作用下的结构位移、刚度及内力分析.计算结果表明,与钢框架-填充墙原始模型实体建模的计算结果相比,钢框架-填充墙三支杆模型计算结果与试验结果更加吻合,验证了这一简化计算方法的合理性和实用性.

轻质砌块填充墙对钢框架地震反应影响分析

本文根据现有的填充墙钢框架结构试验和理论研究成果,提出了一种适用于结构整体分析的框架填充墙有限元模型。采用杆系模型并编制了相应的弹塑性地震反应分析程序。通过对空框架和带填充墙钢框架的地震反应分析,研究了轻质砌块填充墙的存在对钢框架顶层位移反应、底层柱弯矩及柱轴力反应的影响,得出了有益的结论。为进一步完善钢结构抗震设计提供了理论基础。

填充墙MTMD耗能钢框架结构振动台试验研究

为检验利用填充墙作为质量块的填充墙MTMD减震结构的实际地震反应控制效果,结合MTMD系统优化设计理论,设计了主子结构不同质量比和频率比的填充墙MTMD减震结构,以及无TMD的普通抗震框架结构,进行了锤击模态试验和不同地震输入水平下的振动台对比试验.模态分析表明,减震结构各阶周期更长,振动特性主要由第一阶平动效应控制,对第一振型的控制效果更好.振动台试验结果表明,减震结构在中大震阶段具有显著的减震效果,加速度峰值减震率在30 ～ 60％之间,位移峰值减震率在40～60％之间.质量比越大,频率比越接近1的减震结构,地震反应控制效果越好,且其减震能力优势更多体现在大震阶段.

生土填充墙钢框架结构抗剪性能分析

利用ABAQUS有限元软件,对一榀钢框架和一榀生土填充墙钢框架的抗剪性能进行对比分析,在此基础上对生土填充墙钢框架的抗剪性能进行参数分析.对比分析结果表明:生土填充墙钢框架是一种较好的抗侧力结构体系,其初始刚度和抗剪承载力均明显高于纯钢框架,并且生土填充墙可以降低钢框架屈服后刚度退化严重的不利影响;参数分析结果表明:框架柱轴压比、墙体高厚比和钢框架梁柱线刚度比是影响生土填充墙钢框架抗剪性能的主要因素.推导了生土填充墙钢框架初始刚度和抗剪承载力的理论计算公式。

填充墙布置方式对弹塑性钢筋混凝土框架隔震结构性能及隔震设计方法的影响

目前钢筋混凝土(reinforced concrete,RC)框架隔震体系在设计分析过程中均将填充墙作为非结构构件,未充分考虑填充墙不同布置方式对隔震体系和隔震设计的影响规律。以8层RC框架填充墙隔震体系为研究对象,考虑填充墙平、立面不同分布的10种模型,建立RC框架隔震结构非线性分析有限元模型,探讨填充墙对RC框架隔震体系性能及相应隔震设计方法的影响。结果表明:填充墙的不同布置方式对结构前3阶影响较小,对高阶振型影响显著;现有不考虑填充墙影响的纯框架隔震设计方法得到的减震系数偏小,夸大了减震效果,进行上部结构设计会导致其偏于不安全;填充墙竖向不均匀的隔震结构,在未布置填充墙的楼层会发生刚度突变,尤其是靠近隔震层的下部楼层地震反应突变尤为明显,在强震作用下容易发生破坏;填充墙水平不均匀的隔震结构,X或Y向未布置填充墙时变形突变较明显。因此,建议在隔震设计时要充分考虑填充墙的布置,隔震层以上1~3层尽量布置填充墙,避免出现底部薄弱层而对整个隔震体系安全性产生影响。

短端板节点钢框架内填RC墙结构循环荷载试验研究

通过1榀两层单跨1∶3比例短端板连接的钢框架内填RC墙结构(简称PSRCW)循环荷载试验研究,介绍了PSRCW结构的破坏形态和破坏过程,分析了结构的滞回性能、刚度退化、延性、耗能、节点转动能力等.试验结果表明:PSRCW结构承载力高,抗侧刚度大,但耗能、变形和延性性能一般.在整个试验过程中,试件刚度退化均匀缓慢.试件中与钢梁相连的抗剪栓钉疲劳断裂后,内填墙转为主对角斜压传力.峰值荷载过后,承载力衰减较快,但仍具备较高的残余承载力,可作为第二道抗震防线.短端板节点具有良好的转动能力和抗拉能力,可避免半刚性节点的受拉破坏.

装配式钢框架填充墙结构体系抗震性能试验研究

在水平荷载作用下,填充墙常常发生严重破坏,造成很大的经济损失和人员伤亡。为了从根本上提高钢框架填充墙结构的抗震性能,有效保护填充墙,防止其过早开裂和破坏,设计了3种新型填充墙结构体系及其连接方式,并制作了4个单层单跨的试验模型,对其进行拟静力试验,并通过滞回曲线、骨架曲线、耗散能量等参数,研究新型填充墙结构体系的抗震性能。试验结果表明,填充墙板无裂缝等破坏现象,说明采用新型柔性连接件的装配式填充墙体系不参与结构受力,具有良好的抗震性能,可为装配式钢框架结构设计提供参考。

空腔结构砌体复合填充墙钢框架极限承载力分析及抗震计算

系统地研究了新型空腔结构材料钢结构住宅体系中空腔结构砌体复合填充墙与钢框架的屈服准则、破坏机构以及极限承载力计算,同时分析了空腔结构砌体复合填充墙钢框架水平地震力的计算与分配以及相应的变形,最后研究了在水平地震作用下填充墙墙体开裂后对填充墙框架刚度的影响。

填充墙对钢框架在地表变形下作用效应的影响

通过SAP有限元数值模拟,分别对有ALC填充墙板和无墙板的双跨两层钢框架进行在地表变形作用下的结构计算.根据计算结果,对考虑填充墙板与否的两种情况下钢框架柱底变形值大小、柱底轴力以及框架梁跨中弯矩等结构作用效应进行研究,分析填充墙板对钢框架在地表变形下作用效应的影响.结果表明,填充墙对钢框架抗地表变形性能的影响是明显的.

钢框架内嵌角部圆弧缺口AAC砌体填充墙滞回性能研究

基于在填充墙的角部设置缺口可弱化拉(压)力带的原理,设计了一系列钢框架内嵌角部圆弧缺口填充墙试件,包括1个纯钢框架、1个无缺口蒸压轻质加气混凝土(AAC)砌体填充墙钢框架和9个带不同尺寸圆弧缺口的AAC砌体填充墙钢框架,采用ABAQUS软件对各试件进行了有限元模拟分析。研究了填充墙角部设置的圆弧缺口构造对钢框架滞回性能、承载能力、延性、刚度退化、强度退化及耗能能力的影响。结果表明:填充墙角部设置的圆弧缺口构造可以削弱AAC砌体填充墙对钢框架承载能力的贡献,有效延缓墙体破坏,降低墙体对钢框架的附加刚度,延缓AAC砌体填充墙钢框架的刚度退化速率;填充墙角部设置的圆弧缺口构造还能改变AAC砌体填充墙的破坏模式;根据有限元分析结果,建议圆弧缺口的弧长为πl/2,圆弧半径l为AAC砌体填充墙高度的1/10~1/7。