無粘結內藏鋼板支撐剪力墻滯回性能及其應用研究.pdf

1、鋼支撐的滯回性能直接影響著中心支撐鋼框架結構的抗震性能。常規(guī)鋼支撐在罕遇地震下受壓失穩(wěn)后，支撐的滯回性能將出現(xiàn)退化，其耗能能力和受壓強度得不到充分利用，不利于結構的抗震。為避免鋼支撐受壓失穩(wěn)和改善其耗能性能，可以在支撐上安裝約束構件做成防屈曲支撐（buckling-restrained brace，簡稱 BRB）。無粘結內藏鋼板支撐剪力墻(unbonded steel plate brace encased in reinforced

2、concrete panel)是由內藏的鋼板支撐和外包的鋼筋混凝土墻板組成的一種防屈曲支撐墻板(Panel BRB)。通常，在鋼板支撐與墻板孔道間覆設無粘結材料或留置間隙來隔離粘結力并消除支撐受壓時因泊松效應對墻板的脹裂作用。因支撐受壓失穩(wěn)得到抑制，支撐墻板在拉壓作用下均可屈服，鋼材的強度和耗能能力得到充分利用，在需要較多隔墻的建筑中有較好的應用前景。本文通過試驗研究和數(shù)值模擬，對支撐墻板的滯回性能和構造措施等問題進行了較系統(tǒng)的研究。通

3、過對由支撐墻板做抗側力構件的防屈曲支撐框架結構抗震性能的分析研究，提出了該結構體系的抗震設計方法和相關建議。
　　通過7個單斜和6個人字形支撐墻板的擬靜力試驗，考察了無粘結材料及支撐與墻板間的間隙、墻板內的構造措施以及有效寬度墻板等因素對支撐墻板滯回性能的影響。試驗結果表明，受壓支撐在墻板孔道中發(fā)生了多波失穩(wěn)，間隙較小且均勻的試件滯回性能較好。當與采用普通混凝土墻板的試件的其他構造相同時，采用有效寬度墻板的試件的滯回性能也不錯，但

4、其自重小，有利于墻板的安裝和結構抗震。試件最終破壞形式為墻板的局部沖切或彎曲破壞，破壞前，試件滯回曲線飽滿穩(wěn)定。因支撐受壓后與墻板間存在摩擦力和往復作用下鋼材的應變硬化，支撐屈服后承載力進一步提高，試驗骨架曲線呈雙折線型。根據(jù)試驗結果，提出了支撐墻板的滯回模型和簡化模擬方法，可為結構彈塑性抗震分析提供參考。
　　應用ABAQUS程序，綜合考慮材料、幾何和接觸非線性，對支撐墻板試件的滯回性能進行了數(shù)值模擬，考察了往復軸向作用下支撐與

5、墻板的受力狀態(tài)和相互作用，重點探討了間隙和摩擦力對支撐墻板滯回性能的影響，提出了適宜間隙的設計建議。另外，通過參數(shù)分析，考察了支撐初始彎曲、支撐和墻板的板厚和強度、支撐鋼板寬度、支撐鋼板寬厚比、支撐和墻板間的摩擦力以及沿板厚方向的間隙、加勁肋等構造因素對單斜支撐墻板受力性能的影響。分析表明，隨間隙的增大，支撐失穩(wěn)半波增多，對墻板的沖剪作用增大。當取適宜間隙時，加勁肋的設置可避免墻板端部沖剪破壞，而不設置加勁肋時，墻板端部開裂和破壞提前。

6、為避免支撐較早局部屈曲，減小支撐失穩(wěn)半波數(shù)和對墻板的沖剪作用，支撐寬厚比宜小于19。為避免墻板較早受彎開裂，建議制作中控制支撐的初始彎曲矢高小于其長度的千分之一。大量的參數(shù)分析結果表明，為避免支撐墻板整體失穩(wěn)所需的墻板與支撐的厚度比受支撐及墻板的板厚和強度等因素的影響，在所建議的分析參數(shù)范圍內，本文給出了回歸公式，可用來確定最小厚度比。
　　應用ANSYS程序，考慮材料、幾何非線性，對由人字形和V形支撐墻板做抗側力構件的梁柱剛接的

7、鋼框架結構的抗震性能進行了分析。結果表明，多遇地震下，支撐對被撐梁具有豎向支點作用；罕遇地震下，因支撐屈服后累積塑性變形的增加，其對被撐梁的豎向支點作用大幅降低。不計支撐超強但考慮支點作用情況下設計的被撐梁塑性發(fā)展嚴重，撓度較大，支撐累積的塑性變形也較大。計及支撐超強但不考慮支點作用來設計被撐梁的做法較切合實際，被撐梁的塑性發(fā)展和撓度均減小，支撐累積的塑性變形較小，符合支撐主要抗側的設計目的。近似按結構第一階振型下支撐軸力分布來設計支撐

8、跨框架柱時，柱子塑性發(fā)展較小，實現(xiàn)了防屈曲支撐框架主要利用 BRB耗能和盡量保持框架處于彈性的抗震設計目的。不同屈服點的人字形支撐墻板均具有良好的耗能能力，其耗能能力的發(fā)揮取決于結構的響應。
　　對采用人字形普通中心支撐（OCB）、特殊中心支撐（SCB）和支撐墻板做抗側力構件的鋼框架結構的抗震性能的對比分析表明，在層間位移均小于限值的前提下，采用支撐墻板和SCB的結構的基底剪力及用鋼量明顯低于采用OCB的結構。OCB和SCB受壓大