双向斜置自防屈曲波纹钢板剪力墙恢复力模型研究

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双向斜置自防屈曲波纹钢板剪力墙(简称CCSPW)组成为两片相对斜置的波纹钢板和端板,其充分利用两片钢板,形成“一拉一压”的受力模式,能够较好的防止发生面外屈曲,具有较广的应用前景。本课题组前期对斜置角度分别为30°、45°、60°的三个CCSPW进行试验研究,对其荷载-位移的滞回曲线进行分析,研究结果表明其具有较好的初始刚度、耗能能力和防屈曲能力。基于此,利用有限元软件ABAQUS,建立CCSPW有限元模型,对其进行不同轴压比、高宽比、斜置角度以及端板厚度参数下的有限元模拟,对其结果进行分析,并建立CCSPW恢复力模型,为CCSPW的弹塑性分析和抗震研究提供参考。论文的主要工作包括以下几个方面:(1)利用有限元软件ABAQUS,建立水平加劲肋钢板剪力墙推覆试验模型,并与试验结果进行对比,验证建模方法的可靠性,并以此建模方法建立CCSPW的有限元模型。(2)建立水平波纹钢板间剪力墙(HCSPW)和竖向波纹钢板剪力墙(VCSPW)的有限元模型,对试件CCSPW、试件HCSPW和试件VCSPW分别进行单调加载和低周往复加载,分析对比各个试件在单调加载和低周往复加载下的力学性能。(3)建立CCSPW在不同轴压比、高宽比、斜置角度、端板厚度参数的有限元模型,得到其荷载-位移的滞回曲线,分析不同参数下的耗能能力、承载力以及刚度退化。研究结果表明:轴压比对承载力的稳定性有一定的不利影响,随着轴压比的增大,试件的承载力下降较快;随着试件高宽比的增大,试件的初始刚度和承载力降低;在不同斜置角度下的试件,斜置角度为45°时,试件的耗能能力和承载力均比其他斜置角度较为优越;当两侧焊接端板的厚度提高,试件的耗能能力增加,承载力增大。(4)通过对不同参数的低周往复加载结果分析,各个试件的骨架曲线有较为明显的三折线型特征,对试件的骨架曲线进行归一化处理,得到骨架曲线各个阶段的函数表达式,建立CCSPW三折线骨架曲线模型。对循环加载过程中的刚度退化规律进行线性回归分析,确定加载和卸载的刚度退化函数表达式,建立适用于CCSPW的恢复力模型。对比恢复力模型与有限元模拟分析的结果,两者有较好的吻合,表明该恢复力模型有较好的准确性和适用性。提出CCSPW屈服承载力计算公式,有限元模拟结果与公式计算结果误差相差较小,为其抗震性能分析提供理论依据。
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