带缝钢板剪力墙弹塑性简化分析模型

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2010-钢板剪力墙结构竖向防屈曲简化设计方法_2010.4

第40卷第4期建　筑　结　构2010年4月钢板剪力墙结构竖向防屈曲简化设计方法3聂建国,　黄　远,　樊健生(清华大学土木工程系,结构工程与振动教育部重点实验室,北京100084)[摘要]　采用能量原理推导了设置竖向加劲肋钢板墙的弹性屈曲应力的简化计算公式,并根据理论公式进行了参数分析,研究了钢板高宽比、加劲肋数量、加劲肋与钢板刚度比以及加劲肋与钢板面积比等参数对钢板墙竖向屈曲荷载的影响。

简化公式计算结果与有限元计算结果吻合良好。

研究表明,在钢板墙高宽比确定的情况下,加劲肋与钢板的刚度比是影响加劲板竖向屈曲荷载的主要因素,加劲肋与钢板的面积比对加劲板屈曲荷载的影响较小,加劲肋端部与周边框架不连接的钢板墙优于加劲肋端部与周边框架连接的钢板墙。

[关键词]　钢板剪力墙;加劲肋;临界屈曲荷载;能量原理V ertical buckling 2resistant design of steel plate shear w all structureNie Jianguo ,Huang Y uan ,Fan Jiansheng(Department of Civil Engineering ,Tsinghua University ,Beijing 100084,China )Abstract :S im plified theoretical equation for critical buckling stress of vertical stiffened steel plate shear wall (SPSW )was derived by energy principle.Parametric analysis was conducted to identify the main parameters affecting the vertical buckling behavior of stiffened SPSW.These parameters include the aspect ratio of the plate ,the number of stiffeners ,bending stiffness ratio ,area ratio etc.The results of the formula fit well with the FE A analysis.Based on the theoretical analysis ,it turns out that the bending stiffness ratio is the key in fluence on the buckling load of the stiffened steel plate ,while the area ratio has little im pact on the buckling load of the stiffened steel plate.Unanchored stiffener has m ore advantages than the anchored stiffener.K eyw ords :steel plate shear wall ;ribbed stiffener ;critical buckling load ;energy principle3国家自然科学基金项目(50438020)。

带缝钢板剪力墙性能探讨

带缝钢板剪力墙性能探讨【摘要】：随着社会的进步，科技的迅速发展，钢结构在国内外均取得了前所未有的飞速的发展，并应用到工业厂房、民用住宅、桥梁、城市设施、等各个方面，尤其在民用住宅方面钢结构得到越来越多的重视和发展。

文章从带缝带缝钢板剪力墙的发展谈起，着重谈了其抗侧刚度有限元分析和抗剪承载力极限状态两个方面。

【关键词】：带缝钢板；剪力墙性能；抗侧刚度一、引言由于钢材轻质、高强，具有良好的延展性和抗冲击荷载的能力，钢结构成为高层、超高层建筑结构的主要结构形式之一。

钢结构应用较早的欧美等国，在积极推动预制装配化钢结构中低层住宅，在日本称为工业化钢结构住宅。

其中，采用钢框架结构建住宅最早的是美国，1996年己有20万幢钢框架小型住宅，约占住宅建筑总数的20%。

日本的钢结构建筑数量最多，新建的1～4层建筑，大都采用了钢结构。

2000年在澳大利亚，钢框架住宅占全住宅数量的比例达到50%。

二、带缝钢板剪力墙的概念钢板剪力墙首先是广泛应用在船舶制造业中，但随着建筑结构理论的发展，已逐被引入到建筑行业重。

上世纪70年代后期，它作为一种经济建造方式的概念被单独出，又由于其具有自重小，延展性好，节省空间和施工速度快等优点而到较为广泛的应用。

现阶段钢板剪力墙的发展方向主要有三个：其一，以日本为代表的厚钢板剪力墙，它是以高成本为代价来抵抗侧向力及其平面外的屈曲，但其耗能设计并不是很理想；其二，以北美为代表的薄钢板剪力墙，它在很小的层间位移下就表现出平面外屈曲的非线性行为，但是通过精密设计，薄钢板剪力墙的强并不会因平面外屈曲而降低，这样可充分利用屈曲后强度进行设计计算；最后，由TokoHitaka和ChiakiMatsui首先提出的带缝钢板剪力墙这一概念，通过竖向狭缝的合理开设，改变钢板的受力性能，在强烈地震作用下能利用缝间壁形成塑性铰消耗地震能量。

目前，建筑中大多采用厚钢板来做剪力墙，在钢板剪力墙上开设竖缝以改善其受力性能，通过合理设计，当遭遇小震及风载作用时，带缝钢板剪力墙具有相当刚度而不至于产生过大变形。

基于STM理论剪力墙简化模型的研究

结构来替代钢筋混凝土结构进行分析（图１。见）
将矩形截面梁等效成基于ＳＭ梁模型可得其弯矩：Ｔ
＝
队
ｘ０８．ｈ
（）２
式中，
无限刚梁
为梁分析模型中受拉钢筋应变；，Ａ为通过弯
矩求出的简化ＳＭ梁分析模型中两侧链杆的混凝土截面Ｔ
ｂｈ・（）３
单元模型用于剪力墙动力反应分析，称其为简化拉压杆单元模型。该模型是由两侧链杆单元、中部的斜杆单元和上下无限刚梁铰接构成，图２所示。除了上下无限刚梁外，如
模型的其余杆单元均为仅有轴向滞变关系的二力杆单元。
【摘
要】ＳＭ（ｔｔｎｉＭｄ１模型具有力学概念明晰、ＴＳｕａｄｅｏｅ）ｒＴ受力直观、和易于掌握等优点，简便已经被广泛
用于结构复杂区域或构件配筋计算和梁柱节点强度校核等。基于ＳＭ模型的概念，Ｔ本文提出一种由拉杆、压杆和刚性梁组成的剪力墙宏观单元模型，用于离散高层钢筋混凝土结构中的剪力墙，尝试改进高层钢筋混凝土结构弹
，与墙厚ｔｄ的乘积为斜杆面积的计算方法：４
Ａｄ＝］ｔ＝ＬｃｓｄｔｏＯ（）５
支撑杆与水平杆问的夹角）始终保持不变（这也与实际试验
结果相符合） ③模型的斜支撑杆单元各自独立工作，模；且
型的出平面刚度为零； ④模型的钢筋杆单元与混凝土杆单元之间无粘结滑移。
模型每侧链杆均由两个相互平行的钢筋单元和混凝土
单元构成，分别独立遵循各自材料的单轴应力应变关系。且

盈建科中型钢混凝土剪力墙的建模

盈建科中型钢混凝土剪力墙的建模一、引言随着我国建筑行业的不断发展，钢混凝土结构因其良好的力学性能和优越的抗震性能而在建筑工程中得到了广泛应用。

中型钢混凝土剪力墙作为钢结构体系的重要组成部分，对其进行建模分析具有重要意义。

本文将探讨中型钢混凝土剪力墙的建模方法，并以实际案例进行分析，以期为相关领域的研究和工程实践提供参考。

二、中型钢混凝土剪力墙建模方法1.参数设置在进行中型钢混凝土剪力墙建模时，首先需要设定相关参数。

包括材料属性、几何参数、加载工况等。

其中，材料属性主要包括钢和混凝土的弹性模量、泊松比、密度等；几何参数包括墙厚、墙高、钢材规格等；加载工况包括地震作用、风荷载等。

2.模型建立在参数设置完成后，采用相关软件进行模型建立。

模型可分为两部分：钢结构部分和混凝土部分。

钢结构部分主要包括钢梁、钢柱和钢板；混凝土部分主要包括剪力墙和楼板。

建模时，应注意确保各部分的连接关系符合实际情况。

3.计算分析模型建立完成后，进行计算分析。

计算分析主要包括结构的内力分析、位移分析、屈曲分析等。

在计算过程中，应根据实际工程需求选择合适的计算方法，如弹性分析、弹塑性分析或非线性分析。

4.结果验证为保证计算结果的准确性，需要对计算结果进行验证。

验证方法包括与实际工程数据对比、与相关规范要求对比等。

通过结果验证，可以发现模型建立和计算过程中的不足之处，为后续优化提供依据。

三、建模过程中的关键技术1.钢混凝土材料性质钢混凝土材料的性质对结构性能具有重要影响。

在进行建模时，需要充分考虑钢混凝土材料的力学性能、耐久性能和防火性能等因素。

2.剪力墙几何参数剪力墙几何参数的正确设置对结构分析和设计至关重要。

在建模过程中，应根据实际工程需求合理设置剪力墙的厚度、高度以及钢材规格等几何参数。

3.加载工况设置加载工况设置合理性直接关系到结构计算结果的准确性。

在进行加载工况设置时，应充分考虑工程实际受力情况，合理设定地震作用、风荷载等加载工况。

工业厂房框_剪结构弹塑性简化计算研究

第30卷　第1期2004年3月四川建筑科学研究Sichuan Building Science 收稿日期:2003210213作者简介:朱军强(1976—),男,陕西宝鸡人,博士研究生,主要从事智能结构稳定性方面的研究。

工业厂房框—剪结构弹塑性简化计算研究朱军强1,董明海1,王社良2,苏三庆2(1.西安交通大学建力学院,陕西西安　710049;2.西安建筑科技大学土木工程学院,陕西西安　710055)摘　要:结合拟动力试验所得结构与剪力墙的刚度退化规律,推导出弹塑性阶段框架—剪力墙刚度比特征值及顶层位移的计算方法;并根据剪力墙底率先出现塑性铰的试验事实,提出了通过释放“多余弯矩”求解工业厂房框—剪结构在弹塑性阶段位移的简化计算方法及计算模型,可供第二阶段设计参考。

关键词:工业厂房;钢筋混凝土结构;框架—剪力墙;弹塑性计算中图分类号:TU 398.2 文献标识码:A 文章编号:1008-1933(2004)01-0013-041　前言我国目前建筑抗震设计规范实际采用的是简化的两阶段设计方法。

对于第一阶段框—剪结构的弹性计算,目前国内外的研究较为成熟,而对于第二阶段框—剪结构弹塑性地震位移反应的计算,《建筑抗震设计规范》(G B 5001122001)建议采用静力弹塑性分析(推覆分析)方法或弹塑性时程分析法等[1]。

然而,时程分析法虽然是较为严格的分析方法,但需要较好的计算机软件和很好的工程经验判断才能得到有用的结果,是难度较大的一种方法;而静力弹塑性分析方法又对地震荷载的反复作用考虑不足[2]。

对于中高层框—剪结构,目前为止,《建筑抗震设计规范》还未提出一套与弹性反应谱法内力计算相适应的弹塑性位移计算方法。

对此,本文在基于拟动力试验研究的基础上,提出了一套框—剪结构在水平地震荷载作用下的半经验半理论弹塑性计算方法,图1　模型尺寸以满足结构第二阶段的设计与校核。

2　试验研究通过相似分析,将某7层7跨的大型火电厂主厂房纵向框架—剪力墙体系转化为缩尺比C L =8的3跨4层模型,如图1所示。

(完整word版)Abaqus弹塑性分析简单实例

Abaqus弹塑性分析简单实例
ABAQUS默认的塑性材料特性应用金属材料的经典塑性理论，采用MISES屈服面来定义各向屈服。

金属材料的弹塑性行为可以简述如下：在小应变时，材料性质基本为线弹性，弹性模量E为常数；应力超过屈服应力后，刚度会显著下降，此时材料的应变包括塑性应变和弹性应变两部分；在卸载后，弹性应变消失，而塑性应变是不可恢复的；如果再次加载，材料的屈服应力会提高，即所谓的加工硬化。

在abaqus中，等效塑性应变PEEQ大于0表明材料发生了屈服。

在工程结构中，等效塑性应变一般不应超过材料的破坏应变。

对于金属成形等大变形问题，应根据生产工艺要求来确定许可的等效塑性应变量。

需要注意的是在比例加载时，大多数材料的PEMAG和PEEQ相等。

这两个量的区别在于，PEMAG描述的是变形过程中某一时刻的塑性应变，与加载历史无关，而PEEQ是整个变形过程中塑性应变的累积结果。

下面我们以单向压缩过程的模拟来演示ABAQUS弹塑性仿真设置。

模型如图所示，压头用解析刚体来模拟，试样用SHELL来模拟。

采用轴对称模型。

试样的截面属性设置如下图所示，注意塑性应变必须从0开始。

在压头与试样之间定义无摩擦的接触。

固定对称轴
上的径向位移U1和底边的轴向位移U2。

压头是轴对称刚体，U2边界条件需要施加在压头的参考点上。

设定两个分析步，第一个分析步让压头与试样建立平稳的接触，设置压头下移-5.001mm。

第二个分析步，设定压头下移20mm。

具体如下图所示：
提交分析，结果如下图所示：有限元在线因为专注所以卓越。

钢框架结构二阶弹塑性变形的一种实用分析模型

图2 肘形刚架的杆件参数
简单 , 便于实际应用。
参考文献
1 Chan S L, Kitipornchai S. Geometri c Nonlinear Analysis of Asymmetric Thin2Wal led Beam 2Columns. Engrg Struct , 1987( 9) : 243~ 254 2 Oran C. Tangent Stiffness in Plane Frames. J Struct Div, ASCE, 1973, 99 ( 6) : 973~ 985 3 Kondoh K, Atluri S N. A Simplified Finit e Element Met hod for Large De2 format ion, Post2Buckling Analysis of Large Frame St ructures, Using Ex2 plicit ly Derived Tangent Stiffness Matrices. Int J Numerical Methods in Engrg, 1986, 23: 69~ 90 4 Chan S L, Zhou Z H. Pointwise Equilibrating Polynomial Element for Non2 linear Analysis of Frames. J Struct Engrg, ASCE, 1994, 120( 6) : 1 703~ 1 717
[ 2] [ 1]
出, 高层建筑结构的低层柱及大轴力构件可能发生沿整个构件长度方向的屈服, 这是经典的集中塑性铰方法所没有考虑到的, 经典塑性铰方法不能考虑初始缺陷 , 也不能跟踪整个断面的应变以确定局部屈曲的趋势, 在模拟大量半刚性框架沿梁柱长度方向的分布时塑性分析的结果不可信。塑性分析最精确的方法是塑性区方法, 该方法能沿构件长度和在断面内跟踪塑性发展 , 并可直接处理初始缺陷 , 但此方法又过于繁琐 , 处理起来较为复杂 , 不实用。本 [ 3] 文提出改进的 Comp- P 单元 , 能较精确地反映钢结构中塑性发展、分布和塑性铰的产生顺序以及构件的 P - D 效应、整体 P $ 效应和初始缺陷等。这使塑性设计不再局限于低层框架 , 而且该单元使

基于动力弹塑性分析方法的某高层钢板剪力墙结构抗震性能分析殳非闲

基于动力弹塑性分析方法的某高层钢板剪力墙结构抗震性能分析殳非闲发表时间：2018-05-18T17:18:09.920Z 来源：《基层建设》2018年第5期作者：殳非闲[导读] 摘要：钢结构建筑体系是国家大力推广的工业化绿色建筑产品，本文以某高层钢板剪力墙为例，基于动力弹塑性分析方法进行了结构抗震性能分析，得出罕遇地震作用下，结构整体及各构件的抗震性能满足预期的性能目标，结构能够满足“大震不倒”的要求，该体系结构安全可靠。

杭萧钢构股份有限公司浙江杭州摘要：钢结构建筑体系是国家大力推广的工业化绿色建筑产品，本文以某高层钢板剪力墙为例，基于动力弹塑性分析方法进行了结构抗震性能分析，得出罕遇地震作用下，结构整体及各构件的抗震性能满足预期的性能目标，结构能够满足“大震不倒”的要求，该体系结构安全可靠。

1工程概况该项目主楼为32层，地下为3层。

本项目采用了钢结构建筑体系，钢结构建筑体系具有自重轻、抗震性能好、结构占地面积少、空间利用率高、施工速度快、易改造、可回收、绿色环保等优点，是工业化绿色建筑产品，契合国家当前良好的政策形势，有利于国家的长期可持续发展。

在结构设计中，为了更好的减少对环境污染、改善居住环境、提高工业化程度、节约人工、改善生产环境，节省工期、提高经济性，采用了一种用钢量经济、构件制作简单、施工方便快捷、便于工业化生产的新型建筑体系组合钢板剪力墙建筑体系，该体系由结构体系、楼屋面板体系、围护结构体系、钢构件的防腐与防火体系组成。

结构体系由组合钢板剪力墙组成。

外围钢框架由矩形钢管混凝土柱+H型钢梁组成，核心筒由组合钢板剪力墙组成，组合剪力墙由两侧翼缘、与翼缘垂直方向的隔板以及内部混凝土组成，隔板将构件分割成多个竖向空腔。

本工程仅在核心筒楼梯公共区间设置了组合钢板剪力墙，以L型、T型为主，无一字型墙体。

核心筒内组合剪力墙在平面内与钢梁间采用刚性连接，在平面外与钢梁间均采用铰接连接。

2 弹塑性时程分析2.1结构静力弹塑性分析的目的对上述结构在初设阶段进行弹塑性时程分析计算，以达到如下目的：（1）评价结构在罕遇地震下的弹塑性行为，根据主要构件的塑性损伤情况和整体变形情况，确认结构是否满足“大震不倒”的设防水准要求；（2）研究高度超限对结构抗震性能的影响，包括罕遇地震下的最大顶点位移，最大层间位移以及最大基底剪力；（3）研究结构剪力墙、梁柱、楼板等结构构件的损伤及塑性应变影响；（4）研究楼板开洞对结构构件的的影响；（5）根据以上分析结果，针对结构薄弱部位和薄弱构件提出相应的加强措施，以指导施工图设计。

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（东南大学混凝土与预应力混凝土教育部重点实验室；国家预应力工程技术研究中心，南京２１００９６）
摘要：基于带缝钢板剪力墙的基本受力特点和变形特征，提出了一种弹塑性简化分析模型，并分
ＮａｔｉｏｎａｌＰｒｅｓｓｔｒｅｓｓＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＲｅｓｅａｔｃｈＣｅｎｔｅｒ，ＳｏｕｔｈｅａｓｔＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｎａｎｊｉｎｇ２１００９６，Ｐ．Ｒ．Ｃｈｉｎａ）
Ｌｕｄｉｎｙｕ，ＦＱｎＳｈｅｎｇｇａｎｇ，ＹａｎＬｕｎａｎ，ＷａｎｇＨｅｎｇｈｕａ
（ＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＣｏｎｃｒｅｔｅａｎｄＰｒｅｓｔｒｅｓｓｅｄＣｏｎｃｒｅｔｅＳｔｒｕｃｔｕｒｅｓｏｆＭｉｎｉｓｔｒｙｏｆＥｄｕｃａｔｉｏｎ；
第３５卷第２期
２Ｏ１３年４月
土ｃ木建筑与环境工程ＪｏｕｒｎａｌｏｆＣｉｖｉｌ。Ａｒｈｉｔｅｃｔｕｒａｌ＆ＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ
ＶｏＩ．３５ＮＯ．２
Ａｐｒ．２０１３
ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７４ — ４７６４．２０１３．０２．００８
带缝钢板剪力墙弹塑性简化分析模型
陆金钰，范圣刚，闰鲁南，王恒华
ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎａｎｄｎｏｎｌｉｎｅａｒｂｅｈａｖｉｏｒｗｅｒｅｄｅｆｉｎｅｄ．Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｖａｌｉｄａｔｅｔｈｅｓｉｍｐｌｉｆｉｅｄｍｏｄｅｌ，ｔｈｅｐｕｓｈｏｖｅｒ
ｆｏｒｎｏｎｌｉｎｅａｒｄｙｎａｍｉｃａｎｄｓｔａｔｉｃａｎａｌｙｓｉｓｗａｓｐｒｏｐｏｓｅｄ．Ｔｈｅｐａｒａｍｅｔｅｒｓｏｆｓｉｍｐｌｉｆｉｅｄｍｏｄｅｌｒｅｌａｔｅｄｔｏ
准确地反映协同工作时墙板对周边框架的附加作用力。
关键词：钢板剪力墙；开缝；弹塑性；简化模型；ｐｕｓｈｏｖｅｒ分析
中图分类号：ＴＵ３９１；ＴＵ３９２．４文献标志码：Ａ文章编号：１６７４ — ４７６４（２０１３）０２ — ００４６ — ０６
Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＢａｓｅｄｏｎｔｈｅｍｅｃｈａｎｉｓｍＯｆｓｔｅｅｌｓｌｉｔｗａｌｌ，ａｓｉｍｐｌｉｆｉｅｄｅｌａｓｔｏ — ｐｌａｓｔｉｃａｎａｌｙｔｉｃａ１ｍｏｄｅ１ｗｈｉｃｈａｌｌｏｗｓ
ห้องสมุดไป่ตู้
别定义了模型的几何参数与非线性参数。为验证简化模型的正确性，分别对带缝钢板剪力墙以及钢框架一带缝钢板剪力墙结构进行Ｐｕｓｈｏｖｅｒ分析。分析结果表明：简化模型计算得到的荷载位移
曲线与试验及有限元分析结果较为接近，可反映带缝钢板剪力墙的主要受力特征；简化模型可较为
ａｎａｌｙｓｉｓｏｆｓｔｅｅｌｓｌｉｔｗａｌｌａｎｄａｆｒａｍｅｗｉｔｈｓｔｅｅｌｓｌｉｔｗａｌｌｗｅｒｅｃｏｎｄｕｃｔｅｄ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｌｏａｄ — ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔｃｕｒｖｅｓｏｂｔａｉｎｅｄｆｒｏｍｓｉｍｐｌｉｆｉｅｄｍｏｄｅｌｓ，ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓａｎｄＦＥＭａｒｅｓｉｍｉｌａｒ．Ｔｈｅｐｒｏｐｏｓｅｄｍｏｄｅｌｃａｎｆｕｌｌｙｒｅｐｒｅｓｅｎｔｔｈｅｍｅｃｈａｎｉｓｍｏｆｓｔｅｅｌｓｌｉｔｗａｌｌ，ａｎｄｉｔｃａｎｃｏｒｒｅｃｔｌｙｐｒｅｄｉｃｔｔｈｅｉｎｔｅｒｎａｌｆｏｒｃｅｓａｎｄｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｓｏｆｅａｃｈｍｅｍｂｅｒｉｎｔｈｅｍｏｄｅ１．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｓｔｅｅｌｐｌａｔｅｓｈｅａｒｗａｌｌ；ｓｌｉｔｔｉｎｇ；ｅｌａｓｔｏ — ｐｌａｓｔｉｃｉｔｙ；ｓｉｍｐｌｉｆｉｅｄｍｏｄｅｌ；ｐｕｓｈｏｖｅｒａｎａｌｙｓｉｓ
ＳｉｍｐｌｉｆｉｅｄＥｌａｓｔｏ — ＰｌａｓｔｉｃＡｎａｌｙｔｉｃａｌＭｏｄｅｌｆｏｒＳｔｉｆｆｅｎｅｄＳｔｅｅｌＰｌａｔｅＳｈｅａｒＷａｌｌｗｉｔｈＳｌｉｔｓ