新型带缝钢板剪力墙的试验研究及其数值模拟

对4个足尺钢板剪力墙模型在水平低周反复荷载作用下的力学性能进行了试验研究。试验结果表明稳定是控制未采取构造措施带缝钢板剪力墙承载力的主要因素;模拟试验过程的计算结果表明,改进的带缝钢板剪力墙可以增加延性,耗散较大的地震能量。     

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。     

带缝空心RC剪力墙结构变形与耗能性能研究

为了研究带缝空心钢筋混凝土剪力墙结构的抗震性能,本文进行了六层1／3．0比例模型房屋的拟动力及拟静力试验,分析了带缝空心钢筋混凝土剪力墙结构在地震作用下的变形与耗能性能,探讨了结构在地震作用下的破坏机理、滞回特性及其薄弱环节或部位。试验结果表明：该结构模型延性的弯剪破坏形态与普通钢筋混凝土剪力墙结构不同;竖缝的设置增加了结构在弹塑性阶段的变形及耗能能力,结构具有较强的变形及耗能能力。作为一种抗震性能良好的新型的结构形式,带缝空心钢筋混凝土剪力墙结构具有一定的工程推广应用前景。     

组合连梁RC框剪结构地震损伤控制研究

框架-剪力墙结构作为多层及高层结构普遍采用的建筑结构形式之一,是抗震设计与加固的重点与热点。组合连梁技术为降低墙肢损伤,震后快速恢复结构功能,降低社会灾后重建的成本提供了新的思路。但目前对组合连梁框架-剪力墙结构体系的研究仍不充分,组合连梁对于整体结构的控制效果仍有待确认。本文通过子结构试验与数值分析的方法,系统地研究了组合连梁的力学性能,给出了合理的组合连梁设计参数,并提出了基于连续化方法的带组合连梁的剪力墙结构的抗震分析方法。本文的主要工作及成果如下:(1)带缝钢板阻尼器力学性能试验研究。通过带缝钢板阻尼器低周拟静力循环加载试验研究,研究了开缝宽度和工艺、连接构造措施、弯曲单元跨高比等关键因素对带缝钢板阻尼器力学性能的影响,同时研究了带缝钢板阻尼器的延性、超强系数及低周疲劳性能。并通过精细化有限元分析对缝宽为2mm的阻尼器试验进行了模拟,讨论了损伤模型及损伤参数的取值,并为试验结果补充了分析参数。通过Bouc-Wen宏观模型,对缝宽为6mm的阻尼器试验进行了模拟,通过回归分析,建立了Bouc-Wen形状控制参数与阻尼器力学性能控制参数之间的关系。(2)传统连梁与带缝钢板阻尼器组合连梁对比试验研究。通过一组传统连梁与组合连梁的对比试验研究,验证了组合连梁在连梁和墙肢的损伤控制、相同位移角下的耗能能力,变形能力等方面的优势,同时研究了超强系数对组合连梁的影响。(3)大比例传统剪力墙和组合连梁剪力墙子结构试验研究。根据某18层原型结构,制作了1/3缩比的6层传统连梁剪力墙和组合连梁剪力墙试验体,进行了子结构拟动力试验及低周拟静力循环加载试验研究,研究了组合连梁剪力墙结构的力学性能及损伤破坏模式,证明了组合连梁墙片在结构层间位移角、地震力输入方面的控制效果,同时测量了组合连梁的变形需求。(4)组合连梁框剪结构参数分析。在验证模型正确的基础上,应用有限元软件Marc对消能墙片进行了参数分析,研究了在10层、20层、30层3种不同高度下,组合连梁的跨高比、刚度参数及强度参数对于整体框架-剪力墙结构的地震响应的控制作用,分析了结构的层间位移角、楼层剪力分布、结构沿楼层的耗能分布等结构响应随参数的变化关系,并给出了组合连梁设计参数的合理范围。(5)基于等效弹性连续化方法的组合连梁剪力墙结构的抗震分析方法。基于传统双肢剪力墙的连续化方法,考虑了组合连梁以及墙肢的塑性能力,通过计算组合连梁剪力墙的周期与振型、组合连梁的附加阻尼比,并结合MPA方法,提出了基于等效弹性连续化方法的组合连梁剪力墙抗震分析方法,为阻尼器参数及优化分析奠定了基础。     

基于IDA的方钢管混凝土框架-SPSW核心筒结构地震易损性研究

为研究方钢管混凝土框架-钢板剪力墙（SPSW）核心筒结构在不同强度地震下破坏概率,使用拉杆模型作为钢板剪力墙等效模型,与已有试验对比验证各参数有效性。以地震动峰值加速度（PGA）作为地震动强度参数,按照场地条件等要求选择11条地震动记录。以结构最大层间位移角作为损伤指标,对一典型方钢管混凝土框架-钢板剪力墙核心筒结构进行增量动力分析（IDA）,得到IDA曲线簇。基于增量动力分析进行易损性分析,得到易损性曲线,并计算结构的抗倒塌储备系数。结果表明:8度多遇地震作用下,此结构处于正常使用状态。8度设防地震作用下,处于修复后可使用状态。8度罕遇地震作用下,处于生命安全状态。表明该结构具有良好的抗震性能,满足规范中“小震不坏”、“中震可修”和“大震不倒”的抗震设防目标。该结构抗倒塌储备系数大于规范建议值,具有较好的抗倒塌能力。     

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。     

带暗支撑短肢剪力墙结构弹塑性地震反应分析

在试验研究的基础上,本文建立了带暗支撑短肢剪力墙结构的弹塑性时程分析力学模型。运用DRAIN2D 程序,对带暗支撑短肢剪力墙结构及普通短肢剪力墙结构进行了弹塑性地震反应时程分析,对二者计算的结果进行了比较。计算分析表明,带暗支撑短肢剪力墙结构的地震反应,明显小于不带暗支撑的普通短肢剪力墙结构。     

新型竖向连接的带暗支撑预制叠合剪力墙抗震试验研究

为研究得到带暗支撑的预制叠合板剪力墙合理的竖向连接方法,分别设计了1片带钢板暗支撑的局部高阻尼混凝土U型连接预制叠合剪力墙和1片带90°钢板暗支撑的局部高阻尼混凝土预制叠合剪力墙,并设计1片普通钢板暗支撑现浇剪力墙做对比,进行了拟静力试验研究,对比三个试件在受力作用下的承载能力、滞回曲线、骨架曲线、位移延性、刚度退化、耗能性能、裂缝发展情况以及破坏形态。研究结果表明:采用U型连接的带暗支撑预制叠合板剪力墙与现浇带暗支撑剪力墙的承载能力以及抗震性能基本相近,90°暗支撑的预制叠合板剪力墙在减少钢材用量的前提下也拥有足够的承载能力和良好的抗震性能。     

大跨度钢桁架转换结构振动台试验研究

以某带高位大跨钢桁架转换结构高层建筑为工程背景,进行了1/25缩尺比例的模型振动台试验,通过粘贴在钢桁架杆件上的应变片,测试了输入不同加速度峰值地震波作用下钢桁架的地震响应。在加速度峰值0.9g地震波作用下,两端支承钢桁架筒体剪力墙才出现裂缝,表明连接部位剪力墙受力性能较好;人工波作用下结构的地震响应最大,层地震作用力在钢桁架转换结构层有突变;试验中随模型结构裂缝发展和抗侧刚度衰减,层地震作用力分布发生变化,其中钢桁架转换结构层承担地震力相对减小,钢桁架应变反应也相对趋缓;钢桁架两端杆件受力较大,表明支承剪力墙对钢桁架的约束作用较大。     

剪力墙开洞结构受力性能的研究

剪力墙作为框架剪力墙结构主要的抗侧力构件,在其上开设洞口,不仅会降低剪力墙自身抗侧能力,而且会对原有框架剪力墙结构的抗震性能产生影响。以一个15层钢筋混凝土框架剪力墙写字楼为例,对该写字楼的各层剪力墙进行开洞,利用ANSYS有限元软件建立该框剪结构开洞前与开洞后的有限元模型,分析当开洞率变化时,开洞剪力墙在多遇地震作用下的变形以及应力的变化情况。得出了剪力墙开洞后,在洞口的上角部应力集中严重,需在此部位采用粘贴斜向钢板或增设钢筋混凝土斜梁的方法进行加固补强。