防屈曲開斜槽耗能鋼板剪力墻的性能研究.pdf

1、抗側(cè)耗能構(gòu)件的選取在高層鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計中具有重要的地位。本文提出了一種新型的高層抗側(cè)耗能構(gòu)件-防屈曲開斜槽耗能鋼板剪力墻:通過在鋼板上開設(shè)一定數(shù)量斜槽,并在鋼板兩側(cè)布置混凝土板,兩混凝土板通過分布在斜槽上的螺栓緊密連接以約束開斜槽鋼板的面外變形,從而使各斜桿通過拉壓耗能,承載機制明確,并且方便參數(shù)化設(shè)計。論文主要完成了以下內(nèi)容:
　　(1)根據(jù)開斜槽鋼板剪力墻的承載機制,理論推導(dǎo)了其抗剪承載力和抗側(cè)剛度公式以及各斜桿屈服順序,并且通過

2、有限元分析方法進行了驗證。采用ANSYS有限元軟件,在初步確定開斜槽鋼板剪力墻構(gòu)造形式的基礎(chǔ)上,研究了開斜槽鋼板、邊柱的內(nèi)力分布和發(fā)展過程,并與普通薄鋼板剪力墻進行了對比分析,發(fā)現(xiàn)開斜槽鋼板剪力墻基本能夠按照預(yù)定的模式承載,并且有限元結(jié)果與理論分析結(jié)果基本能夠吻合。
　　(2)探討了鋼板跨高比、高厚比、邊柱剛度等對開斜槽鋼板剪力墻抗剪性能的影響,結(jié)果發(fā)現(xiàn):剪力墻的抗剪承載力和抗側(cè)剛度與跨高比成線性關(guān)系,并隨著高厚比的增大明顯降低,

3、且高厚比越大,與理論值越相符。邊柱剛度對開斜槽鋼板剪力墻抗剪性能的發(fā)揮非常重要。同時通過對開斜槽鋼板表面參數(shù)(斜槽寬度、斜桿寬度、斜槽數(shù)量)的分析,證明了開斜槽鋼板剪力墻通過改變這些參數(shù)進行設(shè)計的可行性。
　　(3)建立開斜槽鋼板剪力墻的分析模型,考慮板件間的相互作用,分析開斜槽鋼板與混凝土板間隙、混凝土板厚度、連接螺栓布置、混凝土強度、板件間的摩擦作用等對開斜槽鋼板剪力墻反向水平剪力作用下(此時斜桿受壓)承載力和滯回性能的影響,

4、通過大量的參數(shù)分析表明:開斜槽鋼板與混凝土板的間隙應(yīng)盡量取小,在一定厚度范圍內(nèi)的混凝土板能有效約束斜桿屈曲,連接螺栓的布置也對斜桿的屈曲限制由很大的影響,并給出了相應(yīng)的設(shè)計建議。
　　(4)基于開斜槽鋼板抗剪承載力設(shè)計了一個10層3跨的鋼框架-開斜槽鋼板剪力墻結(jié)構(gòu)體系,采用簡化單元建立OpenSees分析模型。采用靜力彈塑性和動力時程的方法分析了結(jié)構(gòu)的性能和在地震作用下的反應(yīng),分析表明:剪力墻承擔(dān)了大部分的剪力,且最早進入屈服耗能