利用蝴蝶形钢板剪力墙耗能的自复位结构体系研究

预 拉 力值 、 蝴蝶板厚度 、 蝴 蝶 板 中开 缝 区短 柱 高 厚 比 Ｌ ／ ｔ 、 蝴 蝶 板 中开 缝 区短 柱 宽 厚 比 等 参 数 对 结 构 自复 位 能 力 、 承载力 、 抗侧刚度 、 耗 能 能 力 以 及 延 性性 能 的影 响 。分 析 结 果 表 明 ， 通过合理的参数设计 ， 利 用 蝴 蝶 形 钢 板 剪 力 墙 耗
第 ２ ７卷
２ ０ １ ４ 年 ３月
第 １期
苏 州科 技 学 院 学 报 （ 工程技术版）
Ｖｏ １ ． ２ ７
Ｎ ｏ ． １
Ｊ ｏ ｕ ｒ ｎ ａ ｌ ｏ ｆ Ｓ ｕ ｚ ｈ ｏ ｕ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ａ ｎ ｄ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ （ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ ａ ｎ ｄ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ）
Ｈ ４ ４， 框 架 柱 Ｈ６ ４ １ × ３ ２ ７ × ３ ４ × ｌ ９ ， 蝴蝶板尺寸为 ２ ４ ０ ０ ｘ ｌ ６ ０ ０ ｘ １ ０，
［ 收 稿 日期 】 ２ ０ １ ３ － ０ ５ － １ ５
［ 基 金 项 目】国家 自然 科 学 基金 项 目（ ５ １ ３ ７ ８ ３ ２ ６ ） ； 江苏 省 结 构 工 程 重 点 实 验 室 开 放课 题 （ Ｚ Ｄ１ ２ ０ ４ ）
性 变形 而导 致 结构 维修 费用 和 时 间的增 加 ， 甚 至会无 法 完全 修 复而影 响 到结 构 的继 续使 用 。这 一 点说 明 了
目前使 用 的“ 三 水准 ” 设 防 目标 中 “ 小震 不坏 和 大震不 倒 ” 已经可 以做 到 ， 但是 对 于“ 中震 可修 ” 的实 现还 缺 少 具体 的做 法 。为 了解决 上述 问题 ， 一些 学者 提 出 了 自复 位结 构体 系 概念［ ２ － ５ １ ， 并 且做 了相 应 的研究 。 自复位 结构 体 系在循 环荷 载作 用下 典型 的滞 回 曲线如 图 １ 所示 ， 曲线形 状呈 “ 旗 帜形 ” 。与一 般结 构滞 回 曲线 的显 著 区别在 于 每次循 环荷
切 实可行 的方法 。
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图 １ 双 旗 帜 型 滞 回曲 线
ｌ 试 件 基 本 构 造
分 析 了 ３个 系列 ， 共 １ ０个 不 同 的利 用 蝴蝶 形 钢 板剪 力 墙嘲 耗 能 的 自复 位 结 构体 系模 型 。所 有模 型 根据其 所 属 系列 拟研 究 的参 数 ， 在Ｂ ａ ｓ ｅ试件 基 础 上 分 别取 不 同参数 ，试 件跨 度 ４ ． ５ Ｉ ｎ ，层高 ３ ． ３ ｎ ｌ 。截 面 如 图 ２所 示 ，框架 梁 为
结构 复位 能 力 影 响 较 大 ， 蝴 蝶 板 厚 度 以及 蝴 蝶 短 柱 高厚 比 、 宽 厚 比对 结 构 抗 侧 刚度 、 承载力 、 耗 能 能 力 以 及 延 性 影 响
较大。
关键词 ： 蝴 蝶 形 钢 板 剪力 墙 ； 滞 回性 能 ； 自复 位 ； 预应 力 ； 有 限元 分 析 中图分类号 ： Ｔ Ｕ ３ ９ １ 文献标识码 ： Ａ 文章 编 号 ：１ ６ ７ ２ — ０ ６ ７ ９ （ ２ ０ １ ４ ） ０ １ — ０ ０ ０ ４ — ０ ７
地震 灾 害对 人们 的生命 财产 安全 构成 很 大 的威 胁 ， 对 建筑 物 同样 具 有非 常大 的损 害 。 因此 抗震 设 计 一 直是 结构 设计 中很 重要 的一部 分 。 目前 我 国《 建 筑抗 震设 计规 范） ＞ （ Ｇ Ｂ ５ ０ ０ １ １ － ２ ０ １ ０ ） ［ ￣ １ 采用“ 三水 准 ” 抗震 设 防 目标 对结 构 进行 抗震 设计 ， 概 括 起来 即 为“ 小 震不 坏 ， 中震 可修 ， 大震 不倒 ” 。按照 此 目标设 计 的建筑 物 基本 能做 到在 遭遇 多遇 地震 时 主体结 构不 发生破 坏 。 当结 构物 遭受 相 当于或高 于 本地 区设 防烈 度的地 震作 用 时 ， 结 构 主体构 件将 会 发生 塑性 变形 耗 散地 震 能量 ， 不会 发 生倒 塌 。但 是在 震后 会 因为 主体 结构 发 生 较大 的塑
能 的 自复 位 结 构 体 系 能 够 把 塑 性 变 形 集 中在 蝴 蝶 板 中 ， 使 框 架 梁 柱 处 于 弹性 状 态 ， 在地震作用后没有残余 变形 ， 能 够方 便 快 速 地 修 复 ； 并且拥有较高的抗侧刚度 、 承载力 ， 较 强 的耗 能 能 力 和 较 好 的 延性 性 能 。 钢 绞 线 初 始 预 拉 力 值 对
图 ２ Ｂ ａ ｓ ｅ试件 截面 形 式 图
Ｍａ ｒ ． ２ ０ １ ４
利用蝴蝶形 钢板 剪力墙耗 能 的 自复位结构体系研究
经 聪， 李 启 才
（ 苏 州 科 技 学 院 土 木 工 程学 院 ， 江 苏 苏州 ２ １ ５ ０ １ １ ）
摘
要： 应用 Ａ Ｎ Ｓ Ｙ Ｓ软 件对 利 用 蝴 蝶 形 钢 板 剪 力墙 耗 能 的 自复位 结 构 体 系 进 行 了 有 限元 模 拟 ，主 要 研 究 了 钢 绞 线
．
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一
载 卸载 为零 时 ， 结 构 的位 移也 回复到 零 ， 这 说 明结 构 在受 力过 后没 有残 余 变形 产生 ， 能 够 自行恢 复到 受荷 载前 的状 态 。 并且 自复位结 构 体系把 耗 能集 中到特 殊 设置 的构 件 上 ，保护 主体 结构 不 进入 塑性 ，使得 结构 在震 后 的修 复方 便 快 捷 。 自复位 结构 的这 些 特点 决定 了此种 结构 体 系能 够成 为解 决 “ 中震 可 修 ” 的