兩邊連接鋼板剪力墻及組合剪力墻抗震性能研究.pdf

1、兩邊連接鋼板剪力墻和鋼板混凝土組合剪力墻通過高強(qiáng)螺栓或焊縫僅與框架梁連接，與四邊連接鋼板及組合剪力墻相比消除了對框架柱的依賴，避免了框架柱過早發(fā)生破壞；小跨高比的兩邊連接剪力墻布置靈活，可以在一跨中分段布置，便于開設(shè)門窗和過道，通過調(diào)整墻板尺寸或數(shù)量，方便地改變剪力墻的剛度和承載力。本文采用試驗(yàn)研究與理論分析相結(jié)合的方法，分別對兩邊連接鋼板剪力墻、開縫鋼板剪力墻和鋼板混凝土組合剪力墻進(jìn)行了彈性屈曲分析、試驗(yàn)研究和有限元分析，研究了上述三

2、類剪力墻的抗震性能和受力機(jī)理，并提出了方便工程設(shè)計(jì)和應(yīng)用簡化設(shè)計(jì)計(jì)算方法和設(shè)計(jì)建議。具體完成了以下工作：
　　（1）對兩邊連接側(cè)邊自由、側(cè)邊約束及側(cè)邊加肋鋼板剪力墻進(jìn)行了彈性屈曲分析，建立了彈性屈曲承載力的計(jì)算公式，提出“界限肋板剛度比”作為衡量側(cè)邊加勁肋約束效果的主要參數(shù)。進(jìn)行了1塊兩邊連接側(cè)邊自由、2塊側(cè)邊加肋鋼板剪力墻在低周往復(fù)荷載下的滯回性能試驗(yàn)研究，詳細(xì)分析了受力過程中的耗能能力和變形特征。試驗(yàn)結(jié)果表明：兩邊連接鋼板剪力

3、墻具有較高的初始剛度和承載力，進(jìn)入彈塑性階段后通過沿對角線方向形成拉力帶充分發(fā)揮屈曲后強(qiáng)度承擔(dān)荷載并耗能，具備良好的耗能能力和延性。通過對兩邊連接鋼板剪力墻抗剪靜力性能的有限元分析，討論了受力機(jī)理以及主要參數(shù)的影響規(guī)律，提出了側(cè)邊加勁肋的設(shè)計(jì)方法。
　?。?）對跨高比為1.0、開設(shè)1～3排豎縫的兩邊連接側(cè)邊約束開縫鋼板剪力墻進(jìn)行了彈性屈曲分析，綜合考慮了開縫鋼板的整體屈曲以及縫間小柱的局部屈曲，提出能使開縫鋼板達(dá)到平面內(nèi)工作且以縫

4、間小柱端部形成塑性鉸承擔(dān)荷載并耗能時(shí)的理想開縫原則為：縫間小柱寬厚比小于15且高寬比大于3。進(jìn)行了5塊兩邊連接側(cè)邊加肋開縫鋼板剪力墻在低周往復(fù)荷載下的滯回性能試驗(yàn)研究，詳細(xì)分析了受力過程中的耗能能力和變形特征，討論了開縫鋼板剪力墻在低周往復(fù)荷載作用下的工作機(jī)理。通過對兩邊連接開縫鋼板剪力墻靜力性能的有限元分析，詳細(xì)分析了開縫鋼板剪力墻的受力特征以及主要設(shè)計(jì)參數(shù)和影響規(guī)律，揭示了縫間小柱的參數(shù)取值是影響開縫鋼板剪力墻抗剪性能的主要因素，通

5、過試驗(yàn)研究和有限元分析進(jìn)一步驗(yàn)證了理想開縫原則下開縫鋼板剪力墻能夠基本保持平面內(nèi)工作，具備相對飽滿的滯回環(huán)，表現(xiàn)出良好的延性和耗能能力，但初始剛度和承載力較兩邊連接鋼板剪力墻有顯著降低。
　?。?）從小撓度板彈性理論分析入手，推導(dǎo)出了鋼板混凝土組合剪力墻組合截面剛度和疊合截面剛度的計(jì)算方法，建立了兩邊連接鋼板混凝土組合剪力墻彈性屈曲承載力的計(jì)算公式，從彈性屈曲分析角度獲得了能夠完全約束鋼板面外變形時(shí)的“混凝土板臨界厚度”。進(jìn)行了6

6、塊兩邊連接鋼板混凝土組合剪力墻和1塊兩邊連接單排開縫鋼板混凝土組合剪力墻在低周往復(fù)荷載作用下的滯回性能試驗(yàn)研究，試驗(yàn)研究表明：角部設(shè)置短加勁肋的兩邊連接組合剪力墻具有較高的初始剛度和承載力，鋼板基本保持平面內(nèi)工作，滯回環(huán)飽滿，表現(xiàn)出良好的耗能能力和延性，剛度、承載力、耗能面積以及能量耗散系數(shù)與兩邊連接鋼板剪力墻相比均有顯著提高，經(jīng)合理設(shè)計(jì)的混凝土板能夠在后期參與承擔(dān)荷載，進(jìn)而提高組合剪力墻在后期的剛度和承載能力。通過對兩邊連接鋼板混凝土

7、組合剪力墻抗剪靜力性能的有限元分析，討論了受力機(jī)理，從彈塑性分析角度提出了更符合實(shí)際的混凝土板臨界厚度。
　　（4）在鋼板面內(nèi)工作性能的基礎(chǔ)上建立了上述三類兩邊連接剪力墻骨架曲線簡化模型的計(jì)算方法，并提出便于結(jié)構(gòu)體系分析的統(tǒng)一簡化模型——偏心交叉支撐模型，該模型中考慮了兩邊連接鋼板剪力墻拉、壓區(qū)域應(yīng)力差異的影響，在準(zhǔn)確模擬骨架曲線的同時(shí)，更為合理地模擬了梁、板間的相互作用力。此外，本文在試驗(yàn)研究和理論分析的基礎(chǔ)上提出了上述三類兩邊