裝配式鋼框架-節(jié)能復(fù)合墻板結(jié)構(gòu)體系的滯回性能研究.pdf

1、近年來，隨著住宅產(chǎn)業(yè)化的推行，鋼結(jié)構(gòu)作為裝配式住宅的優(yōu)良結(jié)構(gòu)形式，已被廣泛應(yīng)用于住宅建筑中。與鋼框架結(jié)構(gòu)配套的墻體材料的選用，也成為鋼結(jié)構(gòu)住宅推廣應(yīng)用的關(guān)鍵所在。在國家提倡綠色節(jié)能建筑等相關(guān)政策的引導(dǎo)下，新型節(jié)能復(fù)合墻體應(yīng)運(yùn)而生。這些墻體具有輕質(zhì)高強(qiáng)、保溫性能好等優(yōu)點(diǎn)，能滿足人們對(duì)安全、舒適、環(huán)保、節(jié)能等多功能的需求，是理想的節(jié)能建筑材料。國內(nèi)外大量研究發(fā)現(xiàn)，墻板與鋼框架通過一定的方式連接，當(dāng)結(jié)構(gòu)體系承受水平地震作用時(shí)，墻板和鋼框架便作

2、為一個(gè)整體共同抵抗水平力，墻板不僅對(duì)鋼框架結(jié)構(gòu)起到圍護(hù)和分隔作用，同時(shí)在結(jié)構(gòu)承受水平荷載作用時(shí)也參與了受力。墻板的存在加強(qiáng)了對(duì)鋼框架梁、柱變形的限制，兩者形成一種相互約束的結(jié)構(gòu)體系，有效的提高了結(jié)構(gòu)的抗側(cè)承載力與抗側(cè)剛度，也改善了結(jié)構(gòu)的抗震性能。
　　 目前對(duì)帶有節(jié)能復(fù)合墻板鋼框架的抗震性能研究還剛剛起步，加上復(fù)合墻板的種類眾多，墻板與鋼框架的連接形式也有所差異，研究成果遠(yuǎn)未達(dá)到成熟的階段。本文結(jié)合住宅產(chǎn)業(yè)化與建筑節(jié)能的核心理念

3、，提出了裝配式節(jié)能建筑結(jié)構(gòu)體系——“裝配式鋼框架—節(jié)能復(fù)合墻板結(jié)構(gòu)體系”。主體框架采用鋼結(jié)構(gòu)形式，梁柱節(jié)點(diǎn)采用半剛性端板連接，節(jié)能復(fù)合墻板采用預(yù)制鋼絲網(wǎng)架混凝土夾心板。墻板與鋼框架的連接方式采用點(diǎn)掛式連接。
　　 本文通過開展低周往復(fù)荷載試驗(yàn)，對(duì)該結(jié)構(gòu)體系的滯回性能進(jìn)行了深入研究，并利用大型通用有限元分析軟件ABAQUS進(jìn)行了數(shù)值模擬分析。最后結(jié)合試驗(yàn)與有限元分析的相關(guān)結(jié)論，給出了該結(jié)構(gòu)體系的滯回性能參數(shù)及設(shè)計(jì)建議。所開展的主要

4、工作和研究結(jié)論如下:
　　 (1)設(shè)計(jì)制作了6榀單層、單跨的縮尺模型試件，對(duì)其進(jìn)行了低周反復(fù)加載試驗(yàn)。通過試驗(yàn)系統(tǒng)研究了該結(jié)構(gòu)的破壞模式、滯回性能、剛度退化、變形及延性、耗能能力等。
　　 (2)在試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，采用ABAQUS對(duì)該結(jié)構(gòu)體系進(jìn)行了建模與計(jì)算分析，提出了該結(jié)構(gòu)體系的有限元模型，鋼框架與墻板均采用三維殼單元，帶鋼板斜向支撐的墻板支撐部分采用復(fù)合材料層模擬，梁柱端板連接及墻板與鋼框架的連接均采用彈簧單元。并進(jìn)行

5、了對(duì)比驗(yàn)證分析與相關(guān)參數(shù)分析。
　　 (3)試驗(yàn)研究結(jié)果表明:該結(jié)構(gòu)具有良好的抗側(cè)力性能與抗震性能，“先墻板，后框架”的破壞模式對(duì)結(jié)構(gòu)抗震來說較為安全，且墻板的整體性能較好;帶鋼板斜向支撐的墻板能明顯提高結(jié)構(gòu)的承載能力和極限位移，其延性性能與耗能能力較好;陶?；炷翂Π迤洹拜p質(zhì)高強(qiáng)”的特點(diǎn)有利于結(jié)構(gòu)的抗震;墻板與鋼框架梁柱連接的結(jié)構(gòu)形式其抗震性能更加優(yōu)越;該結(jié)構(gòu)體系的初始剛度為空框架結(jié)構(gòu)的2.2～2.9倍，結(jié)構(gòu)延性系數(shù)較高，在3

6、.23～4.54范圍內(nèi)，該結(jié)構(gòu)的具有良好的耗能性能（能量耗散系數(shù)E在0.65左右）。
　　 (4)有限元研究結(jié)果表明:數(shù)值模擬應(yīng)力應(yīng)變?cè)茍D以及結(jié)構(gòu)的變形與試驗(yàn)結(jié)果較為一致，墻板要先于鋼框架達(dá)到其材料的極限強(qiáng)度;數(shù)模擬與試驗(yàn)得到的滯回曲線形式基本一致，兩者的骨架曲線也吻合較好，誤差在10％左右。墻板厚度對(duì)結(jié)構(gòu)整體的抗側(cè)剛度影響較小;墻板與鋼框架相對(duì)“柔性”的連接方式，即可以提高結(jié)構(gòu)的抗側(cè)剛度，又能保證結(jié)構(gòu)在較大水平位移時(shí)墻板仍有有