多跨联肢非加劲薄钢板剪力墙抗震性能研究
发布时间：2021-08-25 20:09
本文旨在研究一种由钢连梁和多个非加劲薄钢板剪力墙墙肢组成的多跨联肢非加劲薄钢板剪力墙结构。该结构能够充分利用钢连梁与钢板剪力墙稳定的滞回耗能能力,从而在小震作用下使整体结构保持弹性,在中震及大震作用下钢连梁与墙肢相继进入塑性耗能。此外,该结构可使钢板剪力墙布置更加灵活方便,有利于增强钢板墙结构的整体抗弯承载力和刚度,甚至组成抗侧效果更佳的钢核心筒结构体系。本文首先采用有限元软件ABAQUS对Chao-Hsien的联肢钢板剪力墙抗震性能试验进行了全过程模拟。通过与已有试验荷载位移曲线数据进行对比,验证了建模方法的正确性和合理性。其次,以实际工程中的联肢钢板剪力墙为原型,分别选取联肢连梁高度、墙肢内填钢板厚度以及联肢跨数等作为可变参数,研究不同参数对多跨联肢钢板剪力墙耦连比的影响。结果表明,多跨联肢钢板剪力墙的耦连比随联肢连梁高度的增加而增大,随联肢跨数的增多而增大,随墙肢内填钢板厚度的增大而减小。另外,本文还对不同耦连比的多跨联肢钢板剪力墙模型进行拟静力滞回性能研究,分析耦连比对其结构承载力、滞回曲线、骨架曲线、延性能力、耗能能力、等效粘滞阻尼和刚度退化等抗震性能的影响。结果表明,多跨联...
【文章来源】：西安建筑科技大学陕西省
【文章页数】：119 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
悬臂钢筋混凝土剪力墙简化图
西安建筑科技大学硕士学位论文2图1.1悬臂钢筋混凝土剪力墙简化图图1.2联肢剪力墙简化图为了削弱非加劲薄钢板剪力墙（Non-stiffenedThinSteelPlateShearWall）在受力过程中内填板件对梁柱产生的不利影响，并改善其抗震性能，故提出了多跨联肢非加劲薄钢板剪力墙（Multi-spanCoupledNon-stiffenedThinSteelPlateShearWall）的概念。该结构在地震作用下利用薄钢板以及钢连梁共同耗能，在一定程度上减小了板件对周边构件强度和刚度的依赖。通过连梁的传力机制，该结构还有效地减小墙肢柱的竖向轴力。此外，由于联肢钢板剪力墙可以较好地耗能且结构布置更灵活方便，因此该结构可用于建筑结构门洞处的工程实践中。该结构较符合实际需要且可以较为自由的控制开洞的高低，故本文关于联肢钢板剪力墙的研究成果在实际工程中具有重要的现实意义。1.2国内外研究现状1.2.1钢板剪力墙研究现状根据钢板剪力墙的不同分类标准，钢板剪力墙大致可分为以下几种形式：（1）加劲的厚钢板剪力墙早在50年前的美国，科研人员最先提出了加劲的厚钢板剪力墙结构体系，该结构利用加劲钢板的剪切屈服来抵抗结构受到的侧向力。由于当时对薄钢板剪力墙屈曲后的性能还没有深入的了解，所以当时规定剪力墙的设计是基于钢板在剪切屈服前不允许发生屈曲且不考虑屈曲后的强度。因此，当时美国钢板剪力墙的内填钢板一般都对周边框架梁柱的依赖程度不高，且在地震作用下不容易发生局部屈曲，整体结构的承载能力极限状态是以钢板达到剪切屈曲应力为标准的[10]。我国现行《高层民用建筑钢结构技术规程》(JGJ99-2015)中钢板剪力墙的设计也采用这一准则[11]。随着对钢板剪力墙的研究逐渐广泛，EdmontonAlberta在1997年对该钢板剪力墙的优缺点及性能进行详细的研究。当时的这种厚钢板
西安建筑科技大学硕士学位论文4同的是，这次试验KulakGL不仅研究了薄钢板墙的抗震性能，还在连铸交接、柱顶竖向荷载等方面对框架刚度、墙板屈曲后强度产生的影响进行了探究[20-21]。并且，KulakGL探寻出一种基于Mimura和Akiyama提出的恢复力模型可以更加合理反映墙板滞回性能的表现方法。采用同样往复循环加载方式的还有Driver。1998年，Driver对一个梁柱节点均采用刚接的大比例四层单跨钢板剪力墙展开试验研究[22]。在该剪力墙实验中，首先在柱顶施加竖向荷载以保证钢柱受轴压，随后在各层梁柱节点处加以相同的水平荷载，最后按照顶点处位移通过变幅方式对结构进行循环施压，从而达到模拟该剪力墙在地震作用下的效果。该试验结果表明，薄钢板剪力墙具有良好的抗震性能。图1.3展示的是该试验的滞回曲线，该滞回曲线明显地展现了薄钢板剪力墙的“捏缩”现象。图1.3Driver试件的滞回曲线Berman和Bruneau探究了以螺栓加焊接方式连接的压型钢板内填板对钢板剪力墙结构性能的影响[23-24]。通过对3个单层单跨钢板剪力墙试件进行拟静力试验，设置试件对照组为平板与压型钢板、螺栓加焊接与螺栓加环氧树脂。结果证明了以螺栓加焊接方式连接、并采用压型内填钢板的钢板剪力墙结构具有预期的性能。Hong-GunPark和In-RakChoi着重基于钢板高厚比、边框架柱刚度这两个影响薄钢板剪力墙整体性能的因素，设计并深度研究了8个不同高跨比的单跨三层钢板剪力墙在循环加载方式下的抗震性能[25]。通过对试验结果和数据进行分析计算，发现边框柱的刚度增大对钢板拉力场的发展有正向影响。图1.4中展示了其中一个试件的破坏形式。
【参考文献】：
期刊论文
[1]钢板混凝土联肢剪力墙子结构抗震性能试验研究[J]. 冯榆晟,伍云天,胡逸轩,杨永斌,张婕. 建筑结构学报. 2019(S1)
[2]带可更换部件的联肢剪力墙抗震性能研究[J]. 蒋欢军,李书蓉. 建筑结构学报. 2020(01)
[3]超薄加劲钢板剪力墙受剪性能试验研究及数值分析[J]. 朱礼敏,王俊,田春雨,徐晗. 建筑结构学报. 2020(09)
[4]低屈服点钢板剪力墙抗侧刚度及抗剪承载力研究[J]. 陈永昌,黄育琪. 建筑科学. 2019(05)
[5]钢板混凝土联肢组合剪力墙结构抗震设计方法及试验研究[J]. 伍云天,周庆,苏义庭,王斌. 建筑结构学报. 2017(S1)
[6]双钢板高强混凝土联肢剪力墙抗震性能分析[J]. 林荣深,陈麟,童师敏,吴珊瑚,周云. 地震工程与工程振动. 2015(01)
[7]基于应力三轴度的钢框架循环加载损伤分析[J]. 周天华,李文超,管宇,白亮. 工程力学. 2014(07)
[8]双肢钢板剪力墙抗震性能分析[J]. 崔阳阳,郝际平,黄育琪. 钢结构. 2013(09)
[9]钢板剪力墙抗震性能的试验研究[J]. 李峰,李慎,郭宏超,王栋,刘建毅. 西安建筑科技大学学报(自然科学版). 2011(05)
[10]自复位钢框架节点有限元模拟及参数分析[J]. 潘振华,潘鹏,叶列平,邱法维. 建筑结构学报. 2011(03)
博士论文
[1]钢管约束型钢高强混凝土柱滞回性能研究[D]. 臧兴震.兰州大学 2018
[2]钢框架—钢板剪力墙结构基于性能的抗震设计研究[D]. 樊春雷.西安建筑科技大学 2014
[3]含型钢边缘构件高层混合连肢墙结构的抗震性能及设计方法研究[D]. 石韵.西安建筑科技大学 2013
硕士论文
[1]预应力装配式混凝土框架结构抗震性能研究[D]. 王云亮.河北工程大学 2019
[2]绿色高性能纤维增强水泥基复合材料新型框架结构抗震加固试验研究[D]. 吴端磊.山东建筑大学 2019
[3]用于自复位结构体系的单个蝴蝶形钢板剪力墙的试验研究[D]. 许开礼.苏州科技大学 2018
[4]联肢钢板剪力墙结构抗震性能分析[D]. 谭智诚.广州大学 2018
[5]多向锻造对6082铝合金组织与性能的影响[D]. 陈力.合肥工业大学 2018
[6]圆中空钢管混凝土叠合柱滞回性能研究[D]. 任立伟.沈阳建筑大学 2018
[7]钢筋混凝土联肢剪力墙几何参数非线性优化分析[D]. 付俊杰.重庆大学 2017
[8]带防屈曲支撑钢连梁联肢墙屈服机制及耗能能力分析[D]. 陈红宾.长春工程学院 2017
[9]带可更换钢连梁的混合联肢剪力墙抗震性能研究[D]. 孙亚.清华大学 2015
[10]带防屈曲支撑钢连梁联肢墙抗震性能及工程应用研究[D]. 李康.长春工程学院 2015
本文编号：3362773
【文章来源】：西安建筑科技大学陕西省
【文章页数】：119 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
悬臂钢筋混凝土剪力墙简化图
西安建筑科技大学硕士学位论文2图1.1悬臂钢筋混凝土剪力墙简化图图1.2联肢剪力墙简化图为了削弱非加劲薄钢板剪力墙（Non-stiffenedThinSteelPlateShearWall）在受力过程中内填板件对梁柱产生的不利影响，并改善其抗震性能，故提出了多跨联肢非加劲薄钢板剪力墙（Multi-spanCoupledNon-stiffenedThinSteelPlateShearWall）的概念。该结构在地震作用下利用薄钢板以及钢连梁共同耗能，在一定程度上减小了板件对周边构件强度和刚度的依赖。通过连梁的传力机制，该结构还有效地减小墙肢柱的竖向轴力。此外，由于联肢钢板剪力墙可以较好地耗能且结构布置更灵活方便，因此该结构可用于建筑结构门洞处的工程实践中。该结构较符合实际需要且可以较为自由的控制开洞的高低，故本文关于联肢钢板剪力墙的研究成果在实际工程中具有重要的现实意义。1.2国内外研究现状1.2.1钢板剪力墙研究现状根据钢板剪力墙的不同分类标准，钢板剪力墙大致可分为以下几种形式：（1）加劲的厚钢板剪力墙早在50年前的美国，科研人员最先提出了加劲的厚钢板剪力墙结构体系，该结构利用加劲钢板的剪切屈服来抵抗结构受到的侧向力。由于当时对薄钢板剪力墙屈曲后的性能还没有深入的了解，所以当时规定剪力墙的设计是基于钢板在剪切屈服前不允许发生屈曲且不考虑屈曲后的强度。因此，当时美国钢板剪力墙的内填钢板一般都对周边框架梁柱的依赖程度不高，且在地震作用下不容易发生局部屈曲，整体结构的承载能力极限状态是以钢板达到剪切屈曲应力为标准的[10]。我国现行《高层民用建筑钢结构技术规程》(JGJ99-2015)中钢板剪力墙的设计也采用这一准则[11]。随着对钢板剪力墙的研究逐渐广泛，EdmontonAlberta在1997年对该钢板剪力墙的优缺点及性能进行详细的研究。当时的这种厚钢板
西安建筑科技大学硕士学位论文4同的是，这次试验KulakGL不仅研究了薄钢板墙的抗震性能，还在连铸交接、柱顶竖向荷载等方面对框架刚度、墙板屈曲后强度产生的影响进行了探究[20-21]。并且，KulakGL探寻出一种基于Mimura和Akiyama提出的恢复力模型可以更加合理反映墙板滞回性能的表现方法。采用同样往复循环加载方式的还有Driver。1998年，Driver对一个梁柱节点均采用刚接的大比例四层单跨钢板剪力墙展开试验研究[22]。在该剪力墙实验中，首先在柱顶施加竖向荷载以保证钢柱受轴压，随后在各层梁柱节点处加以相同的水平荷载，最后按照顶点处位移通过变幅方式对结构进行循环施压，从而达到模拟该剪力墙在地震作用下的效果。该试验结果表明，薄钢板剪力墙具有良好的抗震性能。图1.3展示的是该试验的滞回曲线，该滞回曲线明显地展现了薄钢板剪力墙的“捏缩”现象。图1.3Driver试件的滞回曲线Berman和Bruneau探究了以螺栓加焊接方式连接的压型钢板内填板对钢板剪力墙结构性能的影响[23-24]。通过对3个单层单跨钢板剪力墙试件进行拟静力试验，设置试件对照组为平板与压型钢板、螺栓加焊接与螺栓加环氧树脂。结果证明了以螺栓加焊接方式连接、并采用压型内填钢板的钢板剪力墙结构具有预期的性能。Hong-GunPark和In-RakChoi着重基于钢板高厚比、边框架柱刚度这两个影响薄钢板剪力墙整体性能的因素，设计并深度研究了8个不同高跨比的单跨三层钢板剪力墙在循环加载方式下的抗震性能[25]。通过对试验结果和数据进行分析计算，发现边框柱的刚度增大对钢板拉力场的发展有正向影响。图1.4中展示了其中一个试件的破坏形式。
【参考文献】：
期刊论文
[1]钢板混凝土联肢剪力墙子结构抗震性能试验研究[J]. 冯榆晟,伍云天,胡逸轩,杨永斌,张婕. 建筑结构学报. 2019(S1)
[2]带可更换部件的联肢剪力墙抗震性能研究[J]. 蒋欢军,李书蓉. 建筑结构学报. 2020(01)
[3]超薄加劲钢板剪力墙受剪性能试验研究及数值分析[J]. 朱礼敏,王俊,田春雨,徐晗. 建筑结构学报. 2020(09)
[4]低屈服点钢板剪力墙抗侧刚度及抗剪承载力研究[J]. 陈永昌,黄育琪. 建筑科学. 2019(05)
[5]钢板混凝土联肢组合剪力墙结构抗震设计方法及试验研究[J]. 伍云天,周庆,苏义庭,王斌. 建筑结构学报. 2017(S1)
[6]双钢板高强混凝土联肢剪力墙抗震性能分析[J]. 林荣深,陈麟,童师敏,吴珊瑚,周云. 地震工程与工程振动. 2015(01)
[7]基于应力三轴度的钢框架循环加载损伤分析[J]. 周天华,李文超,管宇,白亮. 工程力学. 2014(07)
[8]双肢钢板剪力墙抗震性能分析[J]. 崔阳阳,郝际平,黄育琪. 钢结构. 2013(09)
[9]钢板剪力墙抗震性能的试验研究[J]. 李峰,李慎,郭宏超,王栋,刘建毅. 西安建筑科技大学学报(自然科学版). 2011(05)
[10]自复位钢框架节点有限元模拟及参数分析[J]. 潘振华,潘鹏,叶列平,邱法维. 建筑结构学报. 2011(03)
博士论文
[1]钢管约束型钢高强混凝土柱滞回性能研究[D]. 臧兴震.兰州大学 2018
[2]钢框架—钢板剪力墙结构基于性能的抗震设计研究[D]. 樊春雷.西安建筑科技大学 2014
[3]含型钢边缘构件高层混合连肢墙结构的抗震性能及设计方法研究[D]. 石韵.西安建筑科技大学 2013
硕士论文
[1]预应力装配式混凝土框架结构抗震性能研究[D]. 王云亮.河北工程大学 2019
[2]绿色高性能纤维增强水泥基复合材料新型框架结构抗震加固试验研究[D]. 吴端磊.山东建筑大学 2019
[3]用于自复位结构体系的单个蝴蝶形钢板剪力墙的试验研究[D]. 许开礼.苏州科技大学 2018
[4]联肢钢板剪力墙结构抗震性能分析[D]. 谭智诚.广州大学 2018
[5]多向锻造对6082铝合金组织与性能的影响[D]. 陈力.合肥工业大学 2018
[6]圆中空钢管混凝土叠合柱滞回性能研究[D]. 任立伟.沈阳建筑大学 2018
[7]钢筋混凝土联肢剪力墙几何参数非线性优化分析[D]. 付俊杰.重庆大学 2017
[8]带防屈曲支撑钢连梁联肢墙屈服机制及耗能能力分析[D]. 陈红宾.长春工程学院 2017
[9]带可更换钢连梁的混合联肢剪力墙抗震性能研究[D]. 孙亚.清华大学 2015
[10]带防屈曲支撑钢连梁联肢墙抗震性能及工程应用研究[D]. 李康.长春工程学院 2015
本文编号：3362773
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