冷弯薄壁型钢—钢板剪力墙抗震性能研究

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冷弯薄壁型钢―钢板剪力墙是一种新型高性能墙体结构,此类墙体利用冷弯型钢边柱与内嵌薄钢板共同作用来增强墙体的抗剪性能,拥有较高的实用价值以及广泛的应用前景。当前,这种新型钢板剪力墙的研究成果尚不成熟,其受力性能与抗剪理论方法亟待更加完善性的分析和探讨。本文基于试验研究与有限元分析,对冷弯薄壁型钢―钢板剪力墙的抗震性能进行了深入的研究,得到了剪力墙的滞回性能、破坏特征以及刚度退化,研究了纵横向加劲肋、边柱截面形式等参数对墙体抗震性能的影响,并提出了新型冷弯薄壁型钢―钢板剪力墙的抗剪承载力设计值。主要内容如下:(1)对5片冷弯薄壁型钢―钢板剪力墙进行了水平低周往复加载试验,以纵横向加劲肋、边柱截面形式以及内嵌薄钢板为主要参数,探究了墙体的受力机理和破坏特征。同时得到了冷弯薄壁型钢―钢板剪力墙的滞回曲线和骨架曲线,探讨了剪力墙延性、各阶段承载力以及刚度退化等结构性能指标。并对不同加载情况下的螺钉连接进行了抗剪性能试验,获取了螺钉连接试验数据。(2)结合剪力墙试验结果,采用ABAQUS有限元软件对3个墙体模型进行了数值模拟,有限元模型中采用滑动平面和对齐两种连接类型来模拟墙体中自攻螺钉的连接。将各个剪力墙加载结果与对应的有限元墙体模型计算结果实施相互比较,从而验证了墙体模型能够较好地实现对剪力墙试验的模拟。对冷弯薄壁型钢―钢板剪力墙进行了变参数分析,选取墙体高宽比、螺钉间距以及边柱钢材强度为主要参数,分析了墙体有限元模型的破坏特征以及承载力等力学性能指标的变化规律。(3)基于有限元分析和试验结果,参照国内外规范中关于水平地震作用下冷弯薄壁型钢墙体抗剪承载力的计算内容,计算分析出冷弯薄壁型钢―钢板剪力墙的抗力分项系数,推理演算出了冷弯薄壁型钢―钢板剪力墙的承载力计算式,为实际工程的设计与应用提供了参考依据。
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