论文部分内容阅读
带缝钢板剪力墙是本世纪初提出的一种新型抗震组件,具有自重轻、延性好、耗能能力强、承载力和刚度易调节、建筑布置灵活、制作安装方便及与框架结构协调工作性能好等优点,应用前景良好。但开缝使钢板剪力墙的参数增多,相应的分析和设计也变得复杂,目前关于带缝钢板剪力墙的研究还不够深入。本文采用数值模拟和理论分析相结合的方法,对影响带缝钢板剪力墙稳定性能和滞回性能的各种因素进行系统研究分析,提出相应的设计建议,为工程中带缝钢板剪力墙的设计和分析提供依据与参考。
对于带缝钢板剪力墙的稳定性能,本文应用弹性屈曲分析和弹塑性屈曲分析两种方法进行了研究。前者通过有限元软件的特征值屈曲分析模块考察完善带缝钢板剪力墙的弹性屈曲性能,研究加劲肋参数、开缝参数、墙板整体参数等各种因素对其弹性屈曲荷载和屈曲模态的影响,为弹塑性屈曲分析奠定基础;后者则通过同时考虑几何非线性和材料非线性的全过程分析,考察不同参数对非完善带缝钢板剪力墙的屈曲平衡路径和变形过程的影响。本文在带缝钢板剪力墙稳定性能研究方面的主要成果有:(1)研究了带缝钢板剪力墙弹性屈曲性能及弹塑性屈曲性能随各种参数的变化规律,揭示了内在机理,提出了相应的设计建议;(2)提出了估算带缝钢板剪力墙弹性屈曲临界力和判别墙板失稳类型的方法;(3)建议了使带缝钢板剪力墙实现“屈曲前屈服”的开缝参数合理取值范围;(4)通过对前人研究结果的修正,提出了考虑加劲肋影响效应的带缝钢板剪力墙抗侧刚度计算公式,该公式与修正前相比精度大为提高。
对于带缝钢板剪力墙的滞回性能,本文从滞回曲线特点、墙板破坏特征、骨架曲线、耗能能力及刚度退化性能等方面系统分析了加劲肋参数、开缝参数、墙板整体参数等对其滞回性能的影响规律,并对各种规律的内在力学机理进行了解释分析:考察了根据本文建议参数取值范围设计的带缝钢板剪力墙的滞回性能,进一步验证了该范围内的带缝钢板剪力墙具有良好的抗震性能。
在上述研究的基础上,提出了可以考虑墙板与周边框架相互作用的带缝钢板剪力墙弹塑性分析简化模型,确定了模型中非线性参数的取值,并验证了该模型的正确性。最后,设计了一内嵌带缝钢板剪力墙的多层钢框架,应用简化模型对该框架进行了静力弹塑性分析,考虑了带缝钢板剪力墙在框架中的不同布置方式,说明了带缝钢板剪力墙用作结构抗震组件的可行性,并通过分析指出了该类结构在设计中需要进一步研究的问题。
本文通过大量数值模拟和理论分析,在带缝钢板剪力墙稳定性能、滞回性能及简化分析模型等方面得到了一些有参考价值的数据和结论,提出了相应的设计建议,可以为带缝钢板剪力墙的工程应用提供参考,也可以为其进一步研究提供借鉴。