非对称交叉斜加劲波纹钢板剪力墙抗侧及抗震性能研究

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波纹钢板剪力墙作为一种新型抗侧力体系,能够有效缓解传统平钢板剪力墙“受力即屈曲”的问题,显著提升结构的耗能能力、承载能力、延性等。但作为高层建筑结构主要的抗侧及耗能构件,波纹钢板剪力墙在加载中后期会发生内嵌墙板的面外屈曲,造成墙板一定程度的卸载,导致整个结构的承载力和刚度退化严重。针对这一问题,本文以抑制波纹板后期面外屈曲为出发点,提出了非对称交叉斜加劲波纹钢板剪力墙新型结构,并运用有限元分析方法,对该结构的受力性能进行研究。主要研究工作和成果如下:(1)运用ABAQUS有限元软件对两边连接波纹钢板剪力墙试验进行了数值模拟,通过对比有限元模型和试验试件的滞回曲线、骨架曲线、刚度退化曲线以及破坏机制,验证了有限元对波纹钢板剪力墙模拟与分析的准确性和可靠性。(2)研究了非对称交叉斜加劲波纹钢板剪力墙在单调荷载下的抗侧性能,主要包括内嵌墙板的弹性屈曲性能和加劲剪力墙结构(包含外框架)的非线性推覆性能,在上述有限元研究基础上提出了剪切屈服型非对称交叉斜加劲波纹钢板剪力墙结构的抗剪承载力公式,并对其准确性进行了验证。研究结果表明,非对称交叉斜加劲肋能够较好的提升波纹钢板的弹性临界屈曲荷载,墙板弹性屈曲性能受板厚、波长等参数影响较大;非对称交叉加劲肋能够有效抑制波纹钢板中后期的非弹性屈曲,对波纹钢板剪力墙结构的初始刚度、承载力和延性有较好的提升,提升效果比十字加劲肋更显著;通过与有限元分析结果对比,本文提出的抗剪承载力公式准确性较高。(3)研究了非对称交叉斜加劲波纹钢板剪力墙在循环荷载下的抗震滞回性能。研究结果表明,非对称交叉斜加劲肋对波纹钢板剪力墙的耗能能力、往复荷载下的承载力和延性均有提升,并且延缓了构件的刚度退化,减小了面外变形,对波纹钢板剪力墙滞回性能的改善明显好于十字加劲肋。(4)研究了波纹板布置方向、波纹板厚度、波长、波高、以及加劲肋宽度5个参数对非对称交叉斜加劲波纹钢板剪力墙滞回性能的影响。建立了5个不同系列共22个有限元模型,从滞回曲线、耗能能力、骨架曲线、刚度和强度退化曲线四个方面进行了对比分析,依据分析结果给出了各参数合理取值范围,为实际工程提供参考。
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