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。

三边连接K形屈曲约束钢板墙受力性能研究

为解决三边连接屈曲约束钢板墙在自由边两个角部首先发生破坏的问题,文中提出了一种新型三边连接K形屈曲约束钢板墙。采用ABAQUS有限元软件对三边连接矩形和K形屈曲约束钢板墙进行受力性能分析,获得了屈曲约束钢板墙的屈服荷载、初始刚度、荷载位移曲线、塑性应变分布和屈服区分布。结果表明K形屈曲约束钢板墙的屈服荷载、初始刚度以及荷载位移曲线与矩形屈曲约束钢板墙相差不大,但在延性和耗能能力方面表现更佳。最后,提出了形式简洁计算精度较高的该类新型屈曲约束钢板墙的理论计算公式,可为K形屈曲约束钢板墙的工程设计提供参考。

局部连接X型屈曲约束钢板墙受力性能研究

将X型屈曲约束钢板墙在上、下边与梁连接并在侧边与柱部分连接,即形成局部连接X型屈曲约束钢板墙。侧边局部连接可避免两边连接屈曲约束钢板墙梁端剪力过大,同时X型墙的中部削弱也避免了屈曲约束钢板墙易于在角部首先发生破坏的问题。采用有限元模拟的方法对局部连接X型屈曲约束钢板墙的受力性能进行了分析,研究发现增大侧边连接高度能够有效减小梁端剪力,而且结构的刚度和承载力也随之增大。通过参数分析确定了X型屈曲约束钢板墙侧边连接高度的建议取值,提出了局部连接X型屈曲约束钢板墙初始刚度和屈服承载力的计算公式,分析结果表明提出的理论公式具有较高的准确性。此外,还提出了局部连接X型屈曲约束钢板墙的等效支撑模型用于进行结构简化分析。

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。

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。

四边连接开洞屈曲约束钢板墙简化分析模型

为简化四边连接开洞屈曲约束钢板墙结构的建模、分析和设计,提出采用等效多斜杆模型作为四边连接开洞屈曲约束钢板墙的等代模型。确定了合理的杆件数量、位置和斜杆截面面积分配比例。基于刚度和承载力等效原则给出了斜杆截面面积和等效材料强度的计算公式。利用有限元方法对四边连接开洞屈曲约束钢板墙和等效多斜杆模型进行了分析对比,验证了等效多斜杆模型的准确性。结果表明:提出的等效多斜杆模型不仅能够准确模拟四边连接开洞屈曲约束钢板墙的受力过程,还能较好地模拟开洞屈曲约束钢板墙对边缘构件的传力,结构的初始刚度、屈服承载力、荷载-位移曲线和边缘构件的内力大小与分布均符合较好,可以作为四边连接开洞屈曲约束钢板墙的等代模型进行结构分析与设计。

异形柱组合框架-屈曲约束钢板剪力墙抗震性能试验研究

为探索异形柱组合框架-屈曲约束钢板剪力墙的抗震性能,设计制作了1个缩尺比为1∶1.5的单跨单层试件以及1个非加劲对比试件,对其进行水平低周往复加载下的抗震性能试验。结果表明,异形柱组合框架-屈曲约束钢板剪力墙抗侧承载力较大,延性较好,极限位移角达1/25,塑性变形能力较强;试件的破坏模式、屈服承载力、峰值承载力、延性系数、耗能能力以及应变水平等有较好的提高与改善。

正交胶合木约束钢板剪力墙的约束板厚需求

为探究CLT板对钢板剪力墙的约束机理,基于ABAQUS对其进行有限元模拟。结果表明:相比于混凝土约束板,CLT约束板仅使得钢板剪力墙弹性阶段的最高承载力与刚度略微降低,但在一定程度上降低了结构自重,木材的高延性还可以在约束板产生较大面外变形时仍保持墙体的完整性,使得约束板可以持续发挥对钢板的约束作用。通过数据拟合,得到单面CLT板约束改进型钢板剪力墙在达到2 rad层间位移角时,约束板厚度与其面外变形关系的拟合公式。研究结果可为屈曲约束式钢板剪力墙的设计提供理论参考。

Ⅰ形大高宽比屈曲约束钢板剪力墙的试验和理论研究

屈曲约束钢板剪力墙具有刚度大、抗震性能好、适用范围广的优点,大高宽比屈曲约束剪力墙可用于钢结构住宅等剪力墙尺寸受限制的建筑中。提出一种新型大高宽比屈曲约束钢板剪力墙,并对4组这种屈曲约束钢板剪力墙的缩尺模型进行单调加载和循环加载试验,并与一组纯钢板剪力墙进行对比。试验结果证明,预制混凝土板可以有效地对钢板平面外屈曲进行约束,从而大大提高钢板剪力墙的承载力和耗能性能。还通过理论研究,得到这种屈曲约束钢板剪力墙初始刚度和屈服承载力的理论公式。通过试验结果、理论公式以及有限元分析结果的对比,验证理论公式的正确性。

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。

大高宽比屈曲约束组合钢板剪力墙的试验研究

组合钢板剪力墙具有刚度大、抗震性能好、适用范围广的优点,大高宽比组合剪力墙可用于钢结构住宅等剪力墙尺寸受限制的建筑中。本文对4组不同尺寸的大高宽比组合钢板剪力墙进行了单调加载和循环加载试验,并与一组纯钢板剪力墙进行了对比。试验结果证明,预制混凝土板可以有效地对钢板的平面外屈曲进行约束,从而大大提高组合钢板剪力墙的承载力和耗能性能;同时,试验结果与有限元分析的结果吻合良好,为组合钢板剪力墙的理论分析提供了依据。

带竖向隔板的屈曲约束钢板剪力墙抗震性能试验研究

提出了一种带竖向隔板的屈曲约束钢板剪力墙,通过角钢加劲肋的设置在内嵌钢板与外围约束混凝土板之间形成间隙,并在内嵌钢板中部设置竖向隔板。采用1/3缩尺模型,对该新型钢板剪力墙在低周反复荷载作用下的破坏形态、滞回特性、骨架曲线、延性性能、等效刚度、承载力退化及耗能能力等性能进行研究。利用ABAQUS对试件进行了有限元模拟,并与试验结果进行了对比。结果表明,由于该新型钢板剪力墙设置竖向隔板,避免了内嵌钢板的整体屈曲,延缓了混凝土板的破坏,改善了剪力墙的受力性能,是一种性能优越的新型钢板剪力墙。

钢板剪力墙的分类及性能

对钢板剪力墙结构进行分类讨论,分析了墙板本身的力学性能、使用性能以及与框架的相互作用;探讨了内嵌钢板与框架栓接或焊接的典型连接方式,并从制作安装、使用性能和对墙板性能的影响3个方面比较了栓接与焊接的优劣;分析了各类钢板剪力墙的特点和适用范围,为设计人员在工程应用中选择恰当的钢板剪力墙类型提供了参考。

分块盖板屈曲约束钢板剪力墙抗震性能研究

为了解决屈曲约束钢板剪力墙(以下简称钢板墙)混凝土盖板自重大、安装困难等问题,提出了一种新型屈曲约束钢板墙,采用竖向分块盖板代替整块盖板,使得单个盖板的质量大大减轻,便于运输和安装,标准化程度大大提高。弹塑性有限元计算结果表明,分块盖板屈曲约束钢板墙在水平往复荷载作用下,滞回曲线非常饱满,耗能性能优异,第2加载循环时承载力无明显下降,承载力高于按照JGJ/T380—2015《钢板墙技术规程》得到的结果。分块盖板屈曲约束钢板墙内嵌钢板应力分布均匀,在层间变形角达到1/50时,塑性应变为钢材屈服应变的8.0倍左右,钢板损伤程度远低于非约束钢板墙。随着盖板数量增加,各盖板的面外变形差异明显,但混凝土与钢筋的应力均较低。对于内嵌钢板厚度大、混凝土盖板数量多的情况,分块混凝土盖板对内嵌钢板的约束作用明显减弱。

钢结构束柱的抗侧性能分析

将普通钢支撑和屈曲约束钢板剪力墙引入到束柱中,并选择2层的平面钢束柱,对比研究了不同支撑布置方式以及不同钢板剪力墙尺寸下束柱的承载力、抗侧刚度和延性。结果表明:钢支撑束柱的抗侧性能与支撑的数量及长细比密切相关;屈曲约束钢板剪力墙能够为束柱提供很大的抗侧刚度,同时也承担了绝大部分层间剪力;在相同缩进高度下,增加钢板剪力墙的缩进宽度对束柱抗侧性能的提升效果明显。

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。

防屈曲加劲肋钢板剪力墙试验研究

在综合考虑加劲肋型、组合型及防屈曲型薄钢板剪力墙优缺点的基础上,提出一种新型的防屈曲加劲肋钢板剪力墙。介绍了该新型防屈曲约束加劲肋钢板剪力墙的构造与工作原理,设计了一个1:3的缩尺试验试件,对其进行了拟静力试验研究,系统地分析了该新型钢板剪力墙的抗震性能及破坏特征。试验结果表明,所提出的防屈曲约束加劲肋钢板剪力墙具有较高的抗侧刚度、延性及耗能性能;预制混凝土板及加劲肋在一定程度上抑制了钢板的屈曲变形,充分地发挥了钢材的塑性,使其具有良好的滞回耗能性能;角部连接失效是导致试件破坏的主要因素。综上所述,所提出的防屈曲约束加劲肋钢板剪力墙抗震性能良好,是一种较好的新型抗侧力构件。

高层框架-防屈曲钢板墙体系方案布置研究

防屈曲钢板墙(简称BRSPSW)是一种适用于高层钢结构的新型抗侧力构件,具有塑性性能好、滞回特性稳定、可独立变化墙板承载力和刚度以及布置灵活等优点,可克服支撑框架易受建筑功能限制的缺点。以某34层钢结构住宅为背景,首先提出BRSPSW适用性布置方式,并对其进行比选分析。然后基于结构弹性层间位移角要求,通过6组算例对D形布置BRSPSW跨越门洞传力转换进行了分析,提出了有效高宽比概念与BRSPSW体系方案设计阶段参考建议。

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。