联肢钢板组合剪力墙—钢梁结构的抗震性能分析

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钢板组合剪力墙以其高承载力与优良的抗震性能得到广泛应用,其结构形式多为墙体两侧设置钢管混凝土柱或型钢柱,再以梁柱节点连接连梁。本文研究的联肢钢板组合剪力墙-钢梁结构通过外肋板连接,墙体内不再设置端柱,构造简单合理,装配性强,施工快捷,具有一定的实际应用价值。本文采用有限元软件ABAQUS,建立外肋板式联肢钢板组合剪力墙-钢梁结构有限元模型,对结构进行低周往复加载模拟,对比分析耦连比、钢连梁变形特征、外肋板宽厚比及钢材屈服强度对结构抗震性能的影响。具体研究内容及结论如下:(1)通过软件ABAQUS对文献[1]的试验试件进行模拟,将有限元模拟结果与试验结果进行对比。分析滞回曲线、骨架曲线、承载力、延性、耗能及刚度退化等方面,结果显示各项指标差异均在15%以内,有限元与试验较为贴切,满足研究要求,验证了本文有限元建模方法的合理性。(2)更换不同强度钢材建立3组模型系列,研究耦连比对结构抗震性能的影响。结果表明:结构耦连比取在0.35~0.55为宜,超出此选取范围将使钢连梁作为第一道抗震防线的作用减弱或失效。当结构选用较高屈服强度的钢材时,应适当降低耦连比的取值。(3)更换不同强度钢材建立3组模型系列,研究外肋板宽厚比对结构抗震性能的影响。结果表明:外肋板宽厚比设置不当,将使外肋板在加载中发生较大变形,减弱节点刚度,影响结构抗震性能。外肋板宽厚比宜设置为12。提高外肋板所用钢材的屈服强度使板件性能相应得到提高,宽厚比取值范围可适当放宽。外肋板选用钢材由Q235提高到Q390,宽厚比取值将由12放宽至8~12。(4)设置不同钢连梁变形特征建立3组模型系列,研究外肋板宽厚比对结构抗震性能的影响。结果表明:钢连梁的变形特征宜设计为剪切型,此时结构延性与耗能最佳。若设计为弯剪型或弯曲型,需要提高外肋板的尺寸,以保证节点的可靠性。
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