【摘 要】
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在两边连接钢板剪力墙中,内嵌墙板与框架柱不相连,而仅与框架梁相连。这种结构虽然不再与边框柱连接,避免了拉力带对边框柱的不利影响,且提高了施工便捷性、降低了施工成本,但当内嵌板为平钢板时,由于板上拉力带无法得到充分开展,其抗侧刚度、峰值承载力和耗能能力与四边连接钢板剪力墙相比显著下降,一定程度上削弱了其抗震性能。在内嵌板上加肋则有望改善墙板上拉力带的开展,有效提高结构的抗震性能,而针对两边连接加劲钢
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在两边连接钢板剪力墙中,内嵌墙板与框架柱不相连,而仅与框架梁相连。这种结构虽然不再与边框柱连接,避免了拉力带对边框柱的不利影响,且提高了施工便捷性、降低了施工成本,但当内嵌板为平钢板时,由于板上拉力带无法得到充分开展,其抗侧刚度、峰值承载力和耗能能力与四边连接钢板剪力墙相比显著下降,一定程度上削弱了其抗震性能。在内嵌板上加肋则有望改善墙板上拉力带的开展,有效提高结构的抗震性能,而针对两边连接加劲钢板剪力墙的研究目前相对匮乏。本文通过理论分析及采用ABAQUS软件进行数值模拟,对不同面内加劲形式的两边连接钢板剪力墙结构的屈曲、抗侧及抗震性能进行了研究,提出了部分设计建议,主要完成工作如下:(1)建立了420个不同面内加劲形式(无加劲、竖向加劲、水平加劲及交叉加劲)的两边连接墙板模型进行弹性屈曲分析。结果表明,跨高比较小时竖向及交叉加劲可显著提高两边连接墙板屈曲临界应力;跨高比较大时,水平及交叉加劲可经济有效地提高两边连接墙板屈曲临界应力。不同形式加劲板的屈曲模态主要受区格板形状及墙板宽厚比的影响。采用P-里兹法修订补充了不同弹性边界条件下两边连接加劲墙板的弹性屈曲临界应力计算公式,并通过有限元分析结果验证其有效性。(2)建立了34个不同面内加劲形式的单层单跨两边连接带边框加劲墙板的有限元模型,并进行非线性推覆分析。研究了不同面内加劲形式下两边连接加劲墙板的工作机理及抗侧性能,以及墙板宽度、加劲肋数量、截面形式及端部构造等主要设计因素对墙板抗侧性能的影响。结果表明,在0.5~2.0跨高比范围内,不同加劲形式均能显著提升墙板的抗侧刚度,增幅超过40%;水平加劲及交叉加劲还能显著提升墙板的峰值承载力,增幅超过30%。竖向加劲可有效提高墙板剪切屈曲应力但无法有效增大拉力带开展面积,墙板较薄时对承载力提升作用有限。采用虚功原理推导了两边连接平墙板、水平加劲墙板及交叉加劲墙板在极限状态下的承载力计算公式。(3)建立了268个单层单跨两边连接面内无加劲及交叉加劲墙板的有限元模型进行非线性推覆分析,研究了侧边加劲肋厚度、墙板厚度、交叉加劲肋肋板刚度比及墙板跨高比等设计参数对交叉加劲墙板极限承载力的影响规律,提出并拟合了“墙板自身承载力提升系数”,给出了交叉加劲墙板极限承载力计算公式。(4)建立了12个不同面内加劲形式的两层单跨两边连接加劲钢板剪力墙结构的有限元模型进行非线性推覆分析,研究了墙板跨高比、加劲形式和框架梁柱节点类型对框架中梁洞口段剪力的影响。结果表明,中梁洞口段的剪力值在两边连接交叉加劲钢板剪力墙模型中最大,面内无加劲剪力墙模型中最小。随着墙板跨高比的增加,中梁洞口段的剪力值先增大后减小,且加劲形式的影响逐渐减弱。利用隔离体受力分析及能力设计法,提出了框架中梁洞口段的抗剪设计公式,与有限元结果值吻合较好。(5)建立了18个不同面内加劲形式的单跨双层两边连接加劲钢板剪力墙结构的有限元模型,并进行滞回分析。探究了墙板跨高比、加劲形式、框架梁腹板厚度和框架梁柱节点类型对结构滞回性能的影响。结果表明,设置水平或交叉加劲肋将明显提升两边连接钢板剪力墙的抗侧刚度、峰值承载力及耗能能力,其中水平加劲肋提升效果更为明显;当墙板跨高比增加时,剪力墙结构的抗侧刚度、峰值承载力均显著提高,但滞回环捏缩现象愈来愈明显;当框架梁腹板厚度满足洞口段剪力需求时,采用梁柱刚接节点的剪力墙结构的抗侧刚度、峰值承载力及滞回环均有所提高。当跨高比较小时,交叉加劲对于墙板耗能能力的提高更为明显,而水平加劲肋对于墙板耗能能力的提高不受跨高比的影响。(6)提出了两边连接加劲钢板墙结构的部分设计建议,对侧边加劲肋与相邻墙板形成的T型截面,应进行压弯构件的面外稳定性验算;对水平加劲肋,应考虑压剪联合作用,验算其平面外稳定性;考虑到板框相互作用,交叉加劲肋不建议过于刚强,提出了其“阈值刚度”要求。
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