非加劲钢板剪力墙的高阶弹性剪切屈曲分析

发布时间：2024-03-27 19:24

　　非加劲钢板剪力墙(SPSW)结构在水平荷载作用下易屈曲,形成主拉压应力场,并以拉力带方式提供水平承载力及抗侧刚度。传统拉杆模型(SM模型)用于非加劲SPSW结构分析或设计时忽略压力场的贡献,一般会低估高厚比较小的非加劲SPSW结构的抗侧能力。非加劲SPSW结构在水平力作用下会形成多波面外变形,与剪力墙板的高阶屈曲相似,可通过在修正的SM模型中引入对应于高阶屈曲的主压应力来反映压力场贡献,提高模型分析精度。考虑剪力墙板高厚比、高宽比及边缘构件刚度的影响,共设计66个单层、单跨和梁柱铰接的非加劲SPSW算例,并进行弹性屈曲分析。分析结果表明,高厚比及边缘构件刚度对非加劲SPSW结构的剪切屈曲系数影响不大;随着剪力墙板高宽比的增加,非加劲SPSW结构的剪切屈曲系数呈增大趋势。采用Matlab程序对66个非加劲SPSW算例的2～5阶剪切屈曲系数结果进行统计分析,并提出了简化公式。

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【部分图文】：

图1非加劲SPSW结构的典型滞回曲线

图1给出了梁柱铰接、边缘部件无穷刚的非加劲SPSW结构在层间位移角为2%时的滞回曲线。可以看出,屈曲效应导致非加劲SPSW结构滞回曲线呈明显的捏缩特征,剪力墙板形成多波失稳状态。在第2和第4象限,由于剪力墙板主压应力场的贡献,仍具有一定的抗剪承载力。局部滞回曲线的震荡现象,主要是....

图2非加劲SPSW结构关键特征点的应力及变形分布

图2给出了非加劲SPSW结构在B,C,D和E等关键特征点的应力分布及变形。可以看出,当加载至B点时(图2(a)),非加劲SPSW结构正向层间位移角达到最大,剪力墙板剪切屈曲严重,形成3个波形的失稳状态。主应力矢量分布呈现出剪力墙板沿对角方向存在压力场,非加劲SPSW结构的水平承载....

图3非加劲SPSW结构在2%层间位移角时的剪切变形与1阶屈曲模态对比

根据经典板壳理论[19],非加劲SPSW结构临界剪切屈曲应力τcr可按式(1)计算。τc?r=ksπ2E12(1-ν2)(th)2(1)

图4高阶剪切屈曲系数计算流程

由图6和表1可知,剪力墙板高阶屈曲的波形数目不同,屈曲模态差异较大。根据ABAQUS屈曲分析所确定的BASE基准试件前5阶剪切屈曲系数ks差异巨大。非加劲SPSW结构简化模型在考虑压力场贡献时,针对中厚剪力墙板采用1阶屈曲系数确定受压贡献的方式,在一定程度上低估了剪力墙板压力场所....

本文编号：3940373