钢框架-组合剪力墙结构抗震性能非线性分析

来源 :内蒙古农业大学 内蒙古农业大学 | 被引量 : 3次 | 上传用户:zibzibzib
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高层和超高层建筑的设计中,抗侧力体系的选取至关重要。组合剪力墙由普通非加劲钢板剪力墙发展而来,已经被国内外试验研究证明是一种优秀的抗侧力构件。与普通内填钢板墙类似,相同承载力下,组合剪力墙比钢筋混凝土剪力墙抗侧刚度更大,耗能能力更稳定,而结构自重相对较轻,厚度也有所减小;其又克服了普通钢板剪力墙“一压就曲”的缺点,能够充分利用内填钢板发生屈曲以后的强度,并且具有更好的防火隔热能力。组合剪力墙结构,以其优良的抗震性能,受到国内外学者的一致认可。国外学者对此种结构的研究已经取得了一定的成果,国内也有少数学者对其进行了试验研究,但相关试验研究仅局限于结构本身的性能,对内填墙与钢框架之间协同工作能力的研究不足;且由于结构在侧向荷载作用下涉及多方面的非线性问题,对结构性能的影响因素也多种多样,对组合剪力墙结构的研究远未达到成熟阶段。内填钢板与混凝土盖板之间具有复杂的接触关系,且钢板屈曲后其强度的非线性以及变形的不确定性。为解决这些问题,本文以通用模拟工具ABAQUS软件为平台,建立了钢框架组合剪力墙有限元分析模型,并进行了单调加载及循环加载下的模拟试验,与现有试验进行了对比,发现有限元模型的极限承载力和弹性抗侧刚度与试验相近,误差较小,且试验与有限元模型的滞回曲线形状相似,均非常饱满,体现了钢框架组合剪力墙优秀的耗能能力。有限元模型滞回曲线饱满程度稍高,耗能能力更强。但试验试件和有限元模型的滞回耗能能力相差较小,误差也在可接受范围内。总体来讲,有限元模型能够较好地模拟钢框架组合剪力墙在循环荷载作用下的受力行为,证明模型能够用于数值分析。在已验证的模型基础上,建立了用于参数分析的的BASE模型。为研究钢框架组合剪力墙在不同因素的影响下结构性能的变化规律,选取了可能影响结构受力性能的8个主要参数:混凝土盖板数量、内填钢板与混凝土盖板之间连接螺栓的排布、混凝土盖板的配筋、混凝土盖板的厚度、混凝土盖板的强度、内填钢板的高厚比、半刚性节点的转动刚度、内填钢板的强度,分别设计了8个系列总计16个有限元分析模型,并对以上所有模型进行了单调加载及循环加载模拟。根据上述模型的有限元计算结果,系统地研究了钢框架组合剪力墙结构的极限承载力及滞回耗能能力等受力性能和传力机理,得到了大量有益的结论。钢框架组合剪力墙结构的性能优异,必定会成为多高层民用钢结构建筑中广泛应用的抗侧力构件。为实现这一目标,需要制定合理的设计方法及设计依据,这还需要做更多的研究工作。
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