钢框架-冷弯型钢剪力墙结构抗侧性能研究

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钢框架-冷弯型钢剪力墙结构是指在钢框架中填充装配式冷弯型钢墙体,使框架和冷弯型钢剪力墙共同承担侧向剪力,提高整体结构的抗侧性能。其具有抗侧性能好、施工安装简便高效、绿色环保等优点,本文提出钢框架-冷弯型钢剪力墙结构体系,通过试验研究、有限元分析对钢框架和冷弯型钢剪力墙的受力性能和协同工作效果进行研究,具体研究内容如下:(1)对4面冷弯型钢剪力墙进行了水平单调加载和低周往复加载,获得冷弯型钢剪力墙的破坏模式、抗剪承载力、抗侧刚度、延性等力学特征;并通过ABAQUS有限元软件准确模拟冷弯型钢剪力墙的受力特征和自攻螺钉“捏缩滑移”效应,研究表明:冷弯型钢剪力墙的主要破坏模式是墙面板与龙骨之间螺钉脱落和龙骨边柱屈曲,低周往复加载下的墙体抗剪承载力比水平单调加载下的抗剪承载力降低了37%;试验结果和有限元结果相符合,验证了有限元建模的正确性。(2)使用ABAQUS有限元软件对钢框架-冷弯型钢剪力墙结构进行建模分析,探究框架和冷弯型钢剪力墙在协同工作下的抗侧性能,并通过改变框架的截面尺寸、材料参数和冷弯型钢剪力墙的螺钉间距、支撑形式等结构形式,分析不同刚度比下钢框架-冷弯型钢剪力墙结构的抗侧性能。结果显示:冷弯型钢剪力墙可以有效提高结构的抗剪承载力,当弹性抗侧刚度比越接近1,框架和冷弯型钢剪力墙的抗侧协同作用越好。(3)设计2种钢框架和冷弯型钢剪力墙的侧向连接构造,研究不同侧向连接方式对结构抗侧性能的影响。结果显示:侧向采用T型板螺栓连接的结构比侧向无连接的抗剪承载力提高了6%;侧向采用间距为300mm点焊连接的结构比侧向无连接的抗剪承载力低,分析可能是由于墙体边柱点焊后更容易发生屈曲破坏、墙体抗剪承载力降低导致的。(4)参考相关文献,总结出钢框架和冷弯型钢剪力墙抗侧承载力的计算公式,并结合试验和分析结果,提出在不同刚度比和连接形式下外框架和冷弯型钢剪力墙的协同工作系数μ,为实际工程应用提供了部分参考依据。
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