加勁低屈服點鋼板剪力墻理論分析與試驗研究.pdf

1、過去幾十年來，關(guān)于鋼板剪力墻作為主要水平抗側(cè)力體系的試驗研究和數(shù)值分析揭示了其獨特的表現(xiàn)，包括較大的彈性初始剛度、優(yōu)異的變形能力、良好的塑性性能和穩(wěn)定的滯回特性等。鋼板剪力墻已成為一種非常具有發(fā)展前景的高層抗側(cè)力體系，尤其適用于高烈度地震區(qū)建筑。
　　 低屈服點鋼材具有屈服強度低且變形性能強、延性好的特點，很適合作為建筑結(jié)構(gòu)中的耗能裝置（例如阻尼器）和耗能構(gòu)件（例如鋼板剪力墻、防屈曲支撐），在高層結(jié)構(gòu)體系中，鋼板剪力墻具有自重輕

2、、延性好、耗能能力優(yōu)異等優(yōu)點。本文在搜集并分析國內(nèi)外相關(guān)文獻的基礎(chǔ)上，提出了一種基于低屈服點鋼材的新型鋼板剪力墻結(jié)構(gòu)，為了提高其承載力和側(cè)向剛度，在低屈服點鋼板剪力墻的對角交叉方向采用加勁肋予以加強。為了揭示低屈服點鋼板剪力墻的耗能機理和破壞模式，尚需對其受力機理和耗能性能進行深入的理論和試驗研究。
　　 本文對鋼板墻在水平力作用下的受力性能進行了理論分析，包括鋼板的彈性屈曲、彈塑性屈曲以及剪切后屈曲性能，并用斜拉桿模型對鋼板墻

3、拉力帶的受力過程進行了模擬。
　　 在理論分析的基礎(chǔ)上，本文開展了鋼板剪力墻試驗研究。首先，對5個低屈服點鋼試件和3個Q235鋼試件進行了材料力學性能試驗，試驗結(jié)果表明:武漢鋼鐵公司提供的低屈服點鋼沒有明顯的屈服平臺，低屈服點鋼的屈服強度約為Q235鋼材的0.5倍，抗拉強度約為Q235鋼材的0.65倍，伸長率將近Q235鋼材的1.5倍。然后，本文共開展了4個鋼板剪力墻試件的低周反復荷載試驗，分別為:非加勁Q235鋼板剪力墻、加勁

4、Q235鋼板剪力墻、非加勁低屈服點鋼板剪力墻和加勁低屈服點鋼板剪力墻。試驗揭示了鋼板剪力墻的受力過程、變形開展和破壞機制，給出了滯回曲線、骨架曲線、耗能能力等一系列特性。試驗結(jié)果表明:鋼板剪力墻均具有較高的抗側(cè)剛度和較好的延性;非加勁鋼板剪力墻的滯回曲線存在較明顯的捏縮效應，而對角交叉加勁肋的設置有效減小了曲線的捏縮，加勁鋼板剪力墻具有更好的耗能能力;低屈服點鋼板剪力墻比Q235鋼板剪力墻具有更穩(wěn)定飽滿的滯回曲線，耗能效果更好;試驗所得

5、滯回曲線存在一定的滑移及捏攏，分析原因認為，這是加載裝置本身的偏心、梁柱銷軸連接處的空隙、螺栓的滑移以及鋼板剪力墻平面外偏轉(zhuǎn)等因素導致的。
　　 基于理論分析與試驗研究成果的基礎(chǔ)上，本文運用大型有限元程序ANSYS模擬了4個鋼板剪力墻試驗試件的低周反復加載全過程，從滯回曲線、骨架曲線、延性、耗能能力等幾個方面對鋼板剪力墻的抗震性能進行了較為全面的分析與研究，結(jié)果表明加勁低屈服點鋼板剪力墻兼有低屈服點鋼和加勁鋼板剪力墻的優(yōu)點，且具

6、有更好的延性性能和更優(yōu)的耗能能力。將本文的試驗結(jié)果及其他學者的試驗結(jié)果與相應的有限元計算結(jié)果進行對比，結(jié)果表明有限元模型能夠準確地模擬低屈服點鋼板墻的受力特性，進一步驗證了采用有限元模型模擬對低屈服點鋼板剪力墻進行分析研究的可行性。
　　 通過有限元軟件對加勁低屈服點鋼板剪力墻的抗剪性能和滯回性能進行了參數(shù)化分析，分別考察了加勁肋材質(zhì)、墻板高厚比、肋板剛度比、加勁肋寬厚比等參數(shù)對其抗剪性能和滯回性能的影響，得出并提煉了一批具有較