高层钢板剪力墙结构底部加强层抗震性能分析

采用非线性有限元软件Msc．Marc对高层钢管混凝土组合框架-钢板剪力墙结构底部四层两跨未加劲薄钢板墙模型进行了推覆分析与滞回分析。计算结果表明,组合钢板剪力墙结构具有良好的延性及稳定的滞回性能,结构进入弹塑性阶段后钢板墙的拉力带方向与CAN／CSA S16—01（2001）推荐公式吻合良好。根据分析结果,比较了不同分析类型及不同钢板墙厚度的影响。研究发现,考虑钢材强化及包辛格效应后,结构滞回分析的极限承载力将小于推覆分析的极限承载力;随着钢板墙厚度的增大,结构的弹塑性屈曲模态由局部屈曲向整体屈曲过渡;在罕遇地震作用下,钢板墙结构的底层边缘约束柱将产生较大的轴拉力,甚至被拉断而导致结构整体破坏。     

不同类型钢板剪力墙抗震性能的数值模拟

为了给钢板剪力墙在实际工程中的应用提供理论支持,在试验研究的基础上,通过ANSYS模拟了薄钢板、十字加劲及开缝钢板剪力墙在低周往复荷载作用下的抗震性能,并与试验数据进行了对比,分析了滞回曲线、骨架曲线、内填板应力及变形等指标.结果表明:有限元分析与试验数据吻合较好,屈服荷载最大误差为10.9％,峰值荷载最大误差仅为1.4％;加劲肋使得内填板应力在小区格范围内发展更充分,但加载后期,加劲肋失效,对内填板面外约束作用微弱;柱脚和梁柱节点以下部位发生局部屈曲,导致整个结构失效.     

抗弯框架-钢板剪力墙结构体系抗震性能研究

基于等效拉杆理论和静力弹塑性分析法,对8层钢板剪力墙结构进行了静力推覆分析,在节点铰接和刚接连接形式下,分析了结构层间剪力分配、荷载-位移曲线、塑性铰出现顺序等指标,研究了节点刚度变化对结构整体性能的影响.结果表明:三跨刚接模型中,剪力墙承担约65％水平剪力,钢框架承担约35％,梁柱铰接后承载力降低29％左右.单跨刚接模型中,剪力墙承担约80％水平剪力,钢框架承担约20％,梁柱铰接后承载力降低9％左右.梁柱刚接为双重抗侧力体系,相邻跨框架能提供有效刚度,节点连接形式对结构承载力的影响不容忽视.     

内加劲双钢板剪力墙抗震性能研究

为改善钢板剪力墙的“捏缩”效应,提出了一种新型耗能内加劲双钢板剪力墙。首先采用ABAQUS程序对典型的两边连接钢板剪力墙进行有限元分析,验证了模型建立、分析方法的正确性。其次进行了不同高宽比内加劲双钢板剪力墙、加劲钢板剪力墙的有限元分析。分析结果表明,与加劲钢板剪力墙相比,文中所提的内加劲双钢板剪力墙滞回曲线的“捏缩”效应得到明显改善,承载能力和耗能能力得到显著提高。同时,进行了不同参数的内加劲双钢板剪力墙的有限元分析。分析结果表明,均匀布置且侧边自由长度取为中部加劲肋间距1/2的加劲肋布置方式,可使得内加劲双钢板剪力墙获得较高的承载能力和耗能能力;随着加劲肋间距的减小,内加劲双钢板剪力墙承载能力和耗能能力均逐步提高,考虑施工方便同时兼顾承载能力和耗能能力,建议加劲肋间距控制为500 mm为宜;不同加劲肋厚度的内加劲双钢板剪力墙的承载能力和耗能能力均相差不大。     

钢框架-带缝钢板剪力墙结构受力性能分析

本文对4种钢框架、6种带缝(两排)钢板剪力墙片(四周与构件无连接)和6种固接的钢框架-带缝钢板剪力墙结构在3种不同竖向荷载作用下的抗侧能力和往复荷载下的滞回性能进行了研究,并对比分析。结果表明:前两种结构的侧移刚度、抗侧能力相对较低,屈曲后刚度退化快;钢框架-带缝钢板剪力墙结构的侧移刚度、抗侧能力和耗能能力比前两种结构有明显的提高,说明钢框架与带缝钢板剪力墙片固接后工作协调性能良好。带缝钢板剪力墙片与钢框架-带缝钢板剪力墙结构的整体设计参数宽高比W/H,开缝设计参数开缝墙肢的高宽比h/b、宽厚比b/t、开缝墙肢与剪力墙的高宽比h/H对结构的抗侧能力和滞回性能有很大影响。W/H增大,结构的抗侧能力增强,滞回性能降低;h/b、b/t、h/H增大,结构的抗侧能力降低,滞回性能提高。     

基于性能的联肢钢板剪力墙抗震设计与评估研究

联肢钢板剪力墙能通过连梁耗能实现多重抗侧体系,其优良的抗震性能被越来越多的学者研究论证。本文基于能量平衡原理和Chao和Goel提出的弹塑性层剪力分布模式,预设目标侧移及屈服机制等性能参数,归纳出完整的联肢钢板剪力墙结构塑性设计流程,并采用该方法基于8度(0.3g)抗震设防条件下设计了12个联肢钢板剪力墙结构算例。利用有限元分析软件ABAQUS对结构进行了Push-over分析,研究了刚度退化、构件屈服顺序和结构整体变形等方面的结果。结果表明：设计算例能够实现多重抗震机制,并满足预期性能目标。     

不同连梁跨高比带暗支撑双肢剪力墙抗震性能试验研究

为探讨不同连梁跨高比带暗支撑双肢剪力墙的抗震性能,进行了2组连梁跨高比分别为1．0和1．5的4个4层双肢剪力墙1／4缩尺模型的抗震性能试验研究。较系统地分析了结构的刚度及其退化过程以及承载力、延性、耗能、破坏机制和破坏特征等。结果表明,连梁跨高比相对小的带暗支撑双肢剪力墙抗震性能较好。承载力计算结果与实测值符合较好。     

钢筋混凝土框架-剪力墙结构推覆分析

结合新建筑抗震设计规范的要求，采用自编的高层结构三维推覆分析程序(TBPOA)对某复杂体型的高层建筑框架剪力墙结构进行了三维推覆分析研究，对该结构进行了结构抗震整体性能和局部性能的评价。研究结果表明，满足小震强度设计要求并按构造要求配筋的钢筋混凝土柱，在大震作用时可能有部分构件难以满足变形要求，通过推覆分析对构件和结构的变形性能进行评估是很有必要的。     

型钢连接装配式低矮剪力墙抗震性能试验研究

采用带锚筋的锚板、腹板、端板以及加劲板作为连接件,能够通过干式连接方法将上下预制剪力墙构件连为整体。为研究该新型全装配式剪力墙的受力性能和抗震性能,设计了2个剪跨比为0.783的试件和1个相同剪跨比及配筋率的现浇整体墙体,并进行了低周往复拟静力试验,分析了该全装配式剪力墙的承载能力、刚度、延性性能和耗能能力等。研究结果表明:现浇整体墙体和全装配式剪力墙的破坏形式均为受剪破坏,全装配式剪力墙的极限位移角大于现浇整体墙体极限位移角,分别为1/77和1/133,轴压比为0.3时平均延性系数3.47,低于现浇整体墙体平均延性系数4.62;但该全装配式剪力墙具有较高的承载能力和耗能能力。型钢与剪力墙的锚筋需采用穿孔塞焊的形式连接,避免锚筋与锚板焊接的位置发生剪断的现象。     

两层带新型连接节点预制叠合剪力墙抗震性能试验研究

为了研究带新型水平连接节点的预制叠合板式剪力墙结构的抗震性能,设计制作了两片采用新型水平连接节点的两层预制叠合剪力墙和一片作为对比的现浇剪力墙,其中两个预制构件连接形式分别为螺旋箍筋连接和钢板连接方式。对3个构件进行拟静力试验,分析结构的承载力、破坏机理、滞回性能、刚度退化、延性、耗能能力及拼装节点滑移情况等。试验结果表明:所有构件均呈现弯曲破坏特征,预制构件的极限层间位移角大于1/50,滞回曲线饱满,结构承载力接近于现浇剪力墙构件;采用新型连接节点的预制叠合剪力墙连接可靠,传力性能良好,预制构件底部相对滑移较小,整体抗震性能良好。     

预制装配式剪力墙结构及其连接技术

为适应建筑节能减排和住宅产业化的发展及要求,预制装配式剪力墙结构的研究和应用成为目前结构工程中的热点问题。从预制装配式墙板结构的发展概述入手,就预制装配式剪力墙结构的构件、节点与接缝连接和整体性研究方面,总结了近年来国内外学者对预制装配式剪力墙结构的研究成果,并对其抗震性能、接缝连接构造以及相关钢筋连接技术进行了系统归纳与分析。介绍了装配式剪力墙结构的标准化和工程应用进展情况。对当前预制装配式剪力墙结构研究和抗震设计中存在的问题进行了简要分析与探讨,指出了装配式结构的研究方向和有待重点解决的问题。     

半刚性连接钢管混凝土框架剪力墙结构的动力特性分析

将钢管混凝土框架剪力墙结构作为连续弹性无限自由度结构，建立自由振动方程，分析了半刚性连接对结构自振周期和频率的影响，推导出半刚性连接框剪结构自振周期系数的计算公式。使用通用有限元程序ANSYS进行结构的模态分析，有限元分析结果和公式计算结果吻合良好。结果表明，半刚性连接使得结构自振周期增大，半刚性连接对高阶振型自振周期的影响很小。提出了地震区钢管混凝土框剪结构体系的设计建议，可供工程设计人员参考使用。     

新型钢板剪力墙钢框架结构的地震响应分析

本文在单片带缝钢板剪力墙理论研究的基础上,提出带缝钢板剪力墙的等效计算模型,对钢板剪力墙钢框架结构工程实例结构进行自振特性分析、常遇地震作用下的动力响应分析以及结构在罕遇地震作用下的三维非线性时程响应分析,得到一些有意义的结果和结论。     

钢管混凝土边框内藏带斜肋钢板中高剪力墙抗震性能试验

提出了钢管混凝土边框内藏斜撑肋钢板组合中高剪力墙.为研究这种组合剪力墙的抗震性能,进行了5个不同构造的中高剪力墙模型低周反复荷载试验.分析了试件的损伤特征、承载力、耗能、滞回特性,提出了正截面抗弯承载力计算模型,计算结果与试验符合较好.研究表明:钢管混凝土边框内藏钢板组合剪力墙具有较高的承载力和良好的耗能性能;钢管混凝土边框内藏带斜撑肋钢板中高剪力墙,适于在墙体厚度小于钢管尺寸或内藏钢板厚度较薄的“强边框、弱墙体”情况下应用,可明显减轻钢管混凝土边框底部的损伤,延缓墙体性能退化,提高组合剪力墙的抗震能力.     

不同构造措施的钢管混凝土边框钢板剪力墙抗震性能试验研究

钢管混凝土边框钢板剪力墙是一种新型抗震剪力墙,为了比较不同构造措施对该新型剪力墙抗震性能的影响,进行了3个剪跨比为1.5的钢管混凝土边框钢板剪力墙低周反复荷载试验。其中,试验模型1为墙体钢板与边框柱钢管焊接,试验模型2为墙体钢板与边框柱钢管螺栓连接,试验模型3为墙体钢板开孔并与边框柱钢管焊接。通过试验研究,比较了各剪力墙的破坏特征、滞回特性、承载力、刚度、延性以及耗能能力。结果表明：在墙体钢板与边框柱钢管的连接方式中,采用焊接或栓接对剪力墙的整体性能影响不大;与普通钢管混凝土边框钢板剪力墙相比,钢板开孔钢管混凝土边框钢板剪力墙在开孔率不大的情况下,其承载力、延性、刚度和耗能能力没有明显变化。     

钢板剪力墙结构的简化模型研究

统一等代模型(USM)和混合杆系模型(CSM)是从纯拉杆模型(SM)基础上发展起来的两种钢板剪力墙结构简化模型。本文在已有试验研究基础上,通过有限元软件ABAQUS对采用精细模型和简化模型的钢板剪力墙结构进行了单调荷载弹塑性分析和动力时程分析,基于理论推导对USM模型进行了修正,并给出了CSM模型的理论荷载-位移曲线,同时讨论了CSM模型应用于时程分析的适用性。结果表明:相比于SM模型,USM模型估计的极限承载力具有更高的精度,但初始刚度提升不明显;虽然CSM模型估计的初始刚度精度很高,但是当墙板高厚比较大时,其承载力高于精细模型,而CSM模型应用于动力时程分析时,对于墙板高厚比大于250的钢板剪力墙结构模拟等效结果较为准确。该研究为钢板剪力墙结构的简化模型应用提供一定参考。     

防屈曲开斜槽耗能钢板剪力墙的滞回性能分析

防屈曲开斜槽耗能钢板剪力墙（简称开斜槽剪力墙）是通过在钢板上开设一定数量斜槽,并在其两侧外挂混凝土板而形成的一种新型高层钢结构抗侧耗能构件。根据开斜槽钢板剪力墙的承载机制,采用理论推导的方法得到其承载力计算公式,利用ANSYS有限元方法对开斜槽剪力墙进行模拟,并通过改变不同参数验证了计算公式的准确性。同时,采用ANSYS建立有限元模型,对开斜槽剪力墙和普通薄钢板剪力墙的滞回性能进行了对比分析。结果表明,在提供足够约束（钢板与混凝土板间隙适宜,混凝土板厚度足够）的前提下,相对于普通薄钢板剪力墙,开斜槽剪力墙改善了钢板的捏缩现象,具有更稳定的耗能能力。     

水平缝钢制连接的可修复装配式剪力墙结构抗剪性能研究

为实现剪力墙结构震损后的快速修复，提出一种水平缝钢制连接的可修复装配式剪力墙结构(Repairable precast shear wall with horizontal steel connections, RPW-HSC),采用ABAQUS软件对高宽比为1.0的RPW-HSC试件进行建模分析，数值模拟结果与试验结果吻合良好。通过有限元参数化建模，研究钢制连接中剪切板的厚度、开缝处小钢柱的高宽比、钢板强度及轴压比对RPW-HSC试件抗剪性能的影响，建立RPW-HSC抗剪承载力设计方法。结果表明：RPW-HSC试件的刚度与抗剪承载力随剪切板厚度、钢材强度及轴压比的增加而增加，但参数过大会导致该试件由钢制剪切板破坏转变为上部预制混凝土墙体破坏；当钢制剪切板开缝处小钢柱高宽比小于3时，试件的破坏由开缝处小钢柱的弯曲破坏变成上部预制混凝土墙体的剪切破坏。因此，需控制合理的设计参数以实现RPW-HSC试件结构损伤可控及震损可修复。RPW-HSC试件抗剪承载力设计方法获得的理论计算值与试验值及有限元结果吻合较好，验证了抗剪承载力设计方法的准确性。     

框支剪力墙耗能结构抗震性能研究

框支剪力墙结构容易在底部形成大空间,可以满足变化多样的使用要求。但框支剪力墙结构易在底部形成薄弱层,不利于抗震。通过在底部设置RC耗能柱及限位斜撑的框支剪力墙结构模型的模拟地震振动台试验和有限元数值模拟分析,得到了框支剪力墙耗能结构的加速度、位移、剪力等在地震作用下的反应规律。验证了在中小地震时RC耗能柱充分耗能,在大震时RC耗能柱耗能、限位斜撑防止结构倒坍的耗能柱-限位斜撑体系的抗震设计思想。