基于外肋板连接的联肢钢板组合剪力墙结构的抗震性能研究

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近年来,越来越多的高层及超高层建筑采用联肢钢板组合剪力墙结构,该结构的抗震性能对其推广应用至关重要。本文将钢板组合剪力墙和钢连梁通过外肋板连接,形成具有良好的抗震性能与多道防线的联肢钢板组合剪力墙结构,通过静力推覆模拟、低周反复模拟、受力机理分析等,对基于外肋板连接的联肢钢板组合剪力墙的抗震性能与机理进行了深层次的研究。本文将外肋板式节点应用于联肢钢板组合剪力墙中,设计原型结构,对底部三层联肢钢板组合剪力墙模型进行静力推覆加载,对连梁破坏形式、基底剪力—最大层间位移角曲线、外肋板节点应力及模型的受力机理进行全过程分析,寻找可以有效形成多道防线的参数。运用低周反复加载,从滞回曲线、破坏特征、骨架曲线、刚度退化、延性及耗能能力、外肋板的应力分布、连梁及墙肢的塑性发展与破坏机理等方面对联肢钢板组合剪力墙进行抗震性能分析,深入揭示基于外肋板连接的联肢钢板组合剪力墙的受力、变形及损伤机理。在数值模拟基础上,建立结构恢复力模型,为此类结构的弹塑性抗震性能分析提供理论参考。对原型结构进行Pushover分析,确定等效周期—影响格式系数曲线,确定结构在8度(0.3g)大震作用下的性能点。运用能力谱法对联肢钢板组合剪力墙整体结构的侧移、层间位移角、以及性能点基底剪力等进行抗震性能分析。研究表明:钢材强度为Q235B,混凝土采用C30混凝土,外肋板尺寸为—22mm×125mm×500mm时,模型在静力推覆加载与低周反复荷载作用下表现出连梁屈服、墙肢底部边缘混凝土出现细微碎裂、墙肢底部边缘钢板屈服、墙肢底部出现塑性铰等状态。钢连梁最佳屈服形态为剪切屈服、耦连比在20%~50%、剪力墙轴压比小于0.5。在大震作用下,联肢钢板组合剪力墙结构的层间位移角整体侧移均满足《建筑抗震设计规范》的抗震要求。
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