钢板剪力墙抗震性能的试验研究

第43卷第5期 2011年1O月 西 安 建 筑 科技 大 学 学 报(自然科学版) J.Xi an Univ.of Arch.&Tech.(Natural Science Edition) Vo1.43 No.5 0ct.2011 

钢板剪力墙抗震性能的试验研究 

李 峰 ,李 慎 ,郭宏超 ,王 栋 ,刘建毅 

(1.西安建筑科技大学土木工程学院,陕西西安710055; 2.中国石油天然气管道工程有限公司上海分公司,上海200127) 

摘要:通过对非加劲、十字加劲、开洞和开洞开缝四组钢板剪力墙试件进行低周反复荷载试验,系统研究了 这四种形式钢板剪力墙的整体抗震性能,对比分析其滞回曲线、承载能力、抗侧移刚度和延性等性能指标.试 验结果表明:非加劲钢板剪力墙具有较高的抗侧移刚度和承载能力,而其滞回曲线却呈现出明显的捏缩效应; 非加劲钢板墙设置了十字加劲肋后,其滞回曲线的捏缩效应基本没有改变,而内填钢板的抗侧移刚度和承载 能力可大幅度提高;非加劲钢板墙开设了洞口或缝之后,内填钢板的抗侧移刚度和承载能力虽有所下降,但是 其滞回曲线很饱满,改善了非加劲薄钢板墙在循环荷载作用时零位移附近的零刚度、甚至负刚度现象,显著地 提高了其耗能能力. 关键词:钢板剪力墙;低周反复荷载;延性;滞回曲线 

中图分类号:TU392.4 文献标志码:A 文章编号:1006—7930(2011)05—0623—08 

钢板剪力墙作为一种新型的抗侧力构件,具有较高的侧向刚度和极限承载能力、较好的延性性能和 

耗tttt力.对于薄钢板剪力墙的力学性能、试验研究和数值模拟,国内外已做了很多相关研究,理论成果 

较为成熟.文献[1]研究了钢板剪力墙的力学性能,给出了钢板墙的极限承载力、屈服点位移、边框刚度 

和强度等力学指标的有关算法;文献[2—3]分别对非加劲板和十字加劲板的屈曲后性能和极限承载力进 

行了详尽的研究,提出了钢板墙承载力的设计简化公式.已有研究结果表明:薄钢板墙的屈曲后强度远 

远大于其初始弹性强度,可以有效利用薄钢板在水平荷载作用下的屈曲后性能来耗散能量[4],但是薄钢 

板在循环荷载作用下的滞回曲线有明显的捏缩效应[5_6],在零位移附近有零刚度甚至负刚度的现象[7], 

薄钢板墙的力学性能有待进一步改善.已有关于钢板墙的研究成果大体只针对一种板型进行研究,本文 

依据薄钢板墙的已有研究理论,主要研究薄钢板设置十字加劲肋、开设洞口和开设缝,通过改变墙体的 刚度和改变结构型式,从而改变薄板的受力性能,对比分析不同形式钢板墙在循环荷载作用下的抗侧力 

性能,综合分析薄钢板墙改变结构形式后滞回性能的变化. 

1 试验概况 

1.1试件设计 

试验采用四组比例为1:3的单层单跨钢板墙试件,四组试件分别为非加劲钢板剪力墙(以下简称 SPSW—H)、十字加劲肋钢板剪力墙(以下简称SPSW-HS)、开洞钢板剪力墙(以下简称SPSW—HD2)和 

开洞开缝钢板剪力墙(以下简称SPSW—HD1). 

四组试件采用同样的钢框架,材料均为Q235钢,跨度为1 200 mm,层高为1 500 mm,地梁截面为 

HM440×300×11×18,框架梁截面为HN300×150×6.5 X 9,框架柱截面为HWl50×150×7×1O,内 

填板的厚度均为3.5 mm,柱帽尺寸为一200×200×20,梁柱节点和柱脚节点均为刚接.SPSW—H为内 

填整块薄板,四周用耳板与框架连接成整体,如图1所示;SPSW-HS是在非加劲钢板墙模型的基础上, 

收稿日期:2010-05-24 修改稿日期:2011-07-12 基金项目:国家自然科学基金资助项目(50878181) 作者简介:李

峰(1963一),女,河南郑州人,副教授,博士,主要从事钢结构教学与研究 624 西安建筑科技大学学报(自然科学版) 第43卷 

在中间部分设置截面为一40X 3.5的横向1和竖向加劲肋,如图2所示;SPSW—HD2是在非加劲钢板墙 

的加载柱一侧开设宽度为300 mm的通长洞I=I,薄钢板在洞口一侧通过三条加劲肋来加强,加劲肋截面 

尺寸分别为--80X3.5和--93X3.5,如图3所示;SPSW—HD1除了开设300 mm的通长洞1:3,在薄板中 

部开设9条狭长缝,缝高240 mm,缝宽5 mm,缝间距55 mm,洞口处设置一条加劲肋,加劲肋截面尺寸 

为:一80 X 3.5如图4所示. 

图1 SPSW—H Fig.1 Specimen SPSW-H 

图3 SPSW—HD2 

Fig.3 Specimen SPSW—HD2 矧 二Ⅱ= JL社 = H日舷I ×9 二Ⅱ= 二 i 

__—— __—— 

.6o ●6O ==‘===一 § 目 —4伽‘ 5 \ 5 

● … 0 协 …l i 

【 

图2 SPSW—HS Fig.2 Specimen SPSW—HS 

8InDDIilDi] 

: -一∞×35 1 -…一一-4 

图4 SPSW—HD1 Fig.4 Specimen SPSW-HD1 

1.2材性试验 

试样取样及尺寸根据《金属材料室温拉伸试样方法))(GB/T228—2o02)E。 和《钢材力学及工艺性能试 

验取样规定))(GB/T2975—1998) 的有关规定进行试验,实测结果见表1,表中数据均为平均值. 

表1材性试验结果 Tab.1 Materia1 test results 

1.3加载方案 

依据JTG101—96《建筑抗震试验方法规程》[

 ],采用力和位移双控制加载.首先施加竖向荷载,在每 第5期 李 峰等:钢板剪力墙抗震性能的试验研究 625 

个柱顶同步施加400 kN的轴向压力,分两级加载,第一级加载完毕检查各仪表是否工作正常.整个试 

验过程保持竖向荷载不变,然后施加水平荷载.水平荷载施加采用力和位移双控制方法,试件屈服前采 

用荷载控制,每级增量为100 kN,循环一次;试件屈服后,以位移控制加载,每级增量为屈服位移的倍 

数,每级循环三次,直到试件破坏,加载循环示意图如图5所示.试验中水平力采用悬臂式加载法.水平 

力由1 000 kN拉压千斤顶施加,加载器两端铰接于试件左端并与钢筋混凝土反力墙连接,试验加载装 

置见图6. 

Loading process 

图5 加载循环示意图 

Fig.5 Loading process — 一 一 一 下 一 上 .L ._- 一 —・—— JL Q■■■■●■ | . 岫 m 

l I I IlI 

图6试件加载装置 

Fig.6 Loading equipment of specimen 

为了测得试件变形,在试件上共布置了7个位移计(用w表示)和5个百分表(用D表示)共12个 

测点,SPSW—H和SPSW—HD1的测点具体布置如图7所示,SPSW—HS和SPSW—HD2测点布置分别与 

SPSW—H和SPSW—HD1相同. 

匝 匝 D3 6 。Wl 

}.V¨b4 : - I I W2 ! i !; W6 ; 

-.W5 l IB- I l W3 :W7i : I l D2 : o Dl 

.1 II lI lI 

(a)SPSW-H 匝 匝 二Ⅱ= D3 二Ⅱ= 6 Wl 

- D4 0W2 W4 

W6 -● -W3 W5 W7 ■ D2 o oDl ¨ i- ¨ ¨ ¨ ¨ ¨ ll ¨ ¨ ll ¨ 

图7 测点布置图 

Fig.7 Layout of gauge points (b)SPSw-HD1 D5 

1.4试验现象 SPSW-H试验现象:在前两个加载级,试件整体没有明显变形,随着荷载增大,沿板斜对角线方向 

产生面外变形,加载控制位移比较小时,面外变形能够完全恢复,在反向加载到零位移附近时,内填板产 

生明显的“呼吸效应”.加载侧移进一步增大,内填板面外变形不能完全恢复,随着加载循环的持续,拉压 

产生的残余变形不断累积,形成交叉的波纹状变形.在加载后期,梁柱节点处翼缘屈曲,柱脚节点发生撕 

裂,加载柱出现明显的面外弯扭变形,内填板的中心部位由于反复拉压下的累积变形发生开裂,不适于 

继续承载,试验结束. 

SPSW—HS试验现象:在前四个加载级,试件没有明显的试验现象;1倍屈服位移加载级,试件产生 

了面外变形,并伴随着巨大响动;加载控制位移为3倍屈服位移时,柱脚焊缝开裂,随着加载循环的持 ㈣啪啪伽差

暑。瑚伽 咖咖 626 西安建筑科技大学学报(自然科学版) 第43卷 

续,裂缝不断延伸,在此加载级后期,柱脚腹板处焊缝开裂达一半,外侧翼缘焊缝开裂贯通;在4倍屈服 

位移加载级,板加劲肋屈曲比较明显,柱脚腹板开裂贯通,加载最后板加劲肋被撕裂断开,失去作用,板、 

柱面外变形严重,柱脚柱顶多处开裂,试验结束. 

SPSW—HD1试验现象:在力控制加载时,板产生了轻微的面外变形,卸载后变形消失,试件处于弹 

性工作阶段;在1倍屈服位移加载级,板的推拉变形都比较明显,内填板开始出现残余变形;在3倍屈服 

位移加载级,内填板的左侧加劲板条出现明显扭转和弯曲,变形呈百叶状,同时,加载柱的翼缘发生局部 

屈曲;在4倍屈服位移加载级,柱上下端翼缘均发生明显的屈 曲变形;在5倍屈服位移加载级时,梁端翼 

缘发生屈曲,板的角部焊缝开裂;在6倍屈服位移加载级,板边加劲肋变形严重,梁柱节点和柱脚节点均 

发生屈曲、开裂,缝间壁弯曲变形严重,试验结束. 

SPSW—HD2试验现象:在前两个加载级,试件没有明显反应;在400 kN加载级时,板的面外变形不 

能完全恢复,开始出现残余变形,板的面外鼓出伴随着较大震动响声;在3倍屈服位移加载级,柱上端下 

端的翼缘均出现明显的屈曲变形;在4倍屈服位移加载级,加载柱下端外侧翼缘焊缝处裂缝贯通,上端 

开裂达3/4,此加载级后期,板中部撕裂,柱脚节点和梁柱节点多处屈曲变形、开裂严重,试件达到极限 

状态,试验结束.四种试件最终破坏见图8所示. 

2试验结果分析 (b)SPSW-HS (c)SPSW・HD 1 (d)SPSW-HD2 

图8最终破坏图 

Fig.8 The final damage figure of specimen 

2.1滞回曲线 以加载点处的相对侧移量作为横坐标(侧移量采用柱顶相对于底梁的相对侧移值),单位为mm;以 

水平力为纵坐标,单位为kN.各个试件的滞回曲线如图9所示. 

由SPSW—H的滞回曲线可以看出:试件加载初期,滞回曲线基本是过原点的直线,同级荷载作用 

下,滞回环几乎重合,所包围的面积非常小,在这一阶段,试件的初始刚度大,耗能少,试件处于弹性工作 

阶段;随着加载循环次数增多,内填钢板部分屈曲,试件刚度不断下降,滞回环开始张开,所包围的面积 

也越来越大,试件处于弹塑性工作阶段;在位移控制加载级,试件承载力、刚度退化明显,两个构件的滞 

回曲线呈现相似的捏拢形状,滞回环均呈捏缩形状.随着加载位移的增大,滞回环捏缩效应越明显,在零 

位移附近,钢板墙出现零刚度甚至负刚度的现象…].由图9可以看出,SPSW—H的滞回曲线表现出推拉 

方向不对称,曲线明显偏向拉方向,这是由于加载的不对称性造成的. 

SPSW—HS的滞回曲线形状与SPSW—H滞回曲线形状相似,都是经过弹性阶段的曲线线性变化、 

加载位移增大后曲线张开、反向加载时曲线出现明显的捏缩效应和达到极限荷载后仍有良好的位移延 

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钢筋混凝土错列剪力墙结构抗震性能的试验研究(Ⅰ)

钢筋混凝土错列剪力墙结构抗震性能的试验研究(Ⅰ)

138 四川建筑科学研究 Sichuan Building Science 第34卷第6期 2008年12月 

钢筋混凝土错列剪力墙结构抗震性能的 

试验研究(I) 

唐兴荣 ,沈 萍 

(1.江苏省结构工程重点实验室(苏州科技学院),江苏苏州215011; 2.苏州科技学院建筑设计研究院,江苏苏州21501 1) 

摘要:一系列与楼层等高和开间等宽的墙板沿框架高度隔层错跨布置形成的错列剪力墙结构,是一种新型的复杂抗侧力结 构。为了研究钢筋混凝土错列剪力墙结构的承载力与变形能力、延性等抗震性能指标及其变形和破坏机制,进行了3榀错列 剪力墙结构模型和1榀传统的框架一剪力墙结构模型的对比试验。分析了侧向荷载下错列剪力墙结构的工作机理,对错列剪 力墙结构试件的受力全过程、试件破坏时各层墙板的裂缝分布规律进行了研究。试验结果表明:错列剪力墙结构的抗侧刚度 和承载力要比传统框架一剪力墙结构高;由于墙板的隔层错跨布置,使错列剪力墙结构中各构件的内力发生重分布;错列剪 力墙结构中墙板布置X形斜撑钢筋,延缓了墙板裂缝的发生和发展,使墙板裂缝分布更均匀。 

关键词:错列剪力墙;抗震性能;工作机理;试验研究;全过程分析 中图分类号:TU375;TU317.1 文献标识码:A 文章编号:1008—1933(2008)O6—138—07 

Experimental study on the seismic behavior of reinforced concrete 

staggered shear wall structures(I) 

TANG Xingrong ,SHEN Ping 

(1.Jiangsu Key Laboratory of Structure Engineering(Suzhou University of Science and Technology),Suzhou 215011,China; 2.Architectural Design and Research Institute,Suzhou University of Science and Technology,Suzhou 21501 1,China) 

钢混框架薄钢板剪力墙多层结构抗震

钢混框架薄钢板剪力墙多层结构抗震

第3O卷第l期 河北理工大学学报(自然科学版) Vo1.30 No.1 2008年2月 Journal of Hebei Polytechnic University(Natural Science Edition) Feb.2008 

文章编号:1674—0262(2008)01—0113—0r7 

钢混框架薄钢板剪力墙多层结构抗震 

常永平 ,杨林 

(1.河北理工大学建筑工程学院,河北唐山063000;2.国家知识产权局专利审查协作中心,北京100022) 关键词:剪力墙;薄钢板;有限元模型;抗震性能;滞回分析 摘要:在对薄钢板剪力墙单层结构理论和试验研究的基础上,利用ADINA分析程序建立 了非线性有限元多层结构滞回分析模型,具体分析了反复加载下薄钢板剪力墙构件的受力破 坏特征及抗震性能。从理论分析角度,探讨在地震区使用薄钢板剪力墙多层结构的可行性。 模型的分析计算显示,对于钢筋混凝土框架多层结构,当设计的钢板长细比适宜时,在框架 内填充钢板组成的薄钢板剪力墙,可显著提高结构的刚度、承载力,同时也具有较好的延性 及耗能性能,对工程应用具有重要的参考价值。 中图分类号:TU 973 .16 文献标识码:A 0 引言 钢筋混凝土框架钢板剪力墙结构是一种新型的抗震墙结构,通常采用钢筋混凝土框架内焊接添加钢板 组成。初步研究表明,钢板剪力墙具有许多优点,如能提高结构刚度、承载力、延性以及塑性耗能性能 等,具有良好的应用前景。 近年来,美、日等国家建造的许多高层建筑中采用的钢板剪力墙抗侧力构件,几乎都是采用钢框架钢 板组合剪力墙结构,从避免钢板发生屈曲破坏来设计剪力墙-1 J。这样做的结果使得钢板的实际强度得不 到充分利用,很可能造成结构整体破坏由框架柱的屈服控制,而不是钢板发生塑性屈服。而对于周边固定 的薄钢板,其屈曲后强度可以达到其屈曲强度的许多倍。另外,可以利用薄钢板屈曲后良好的塑性变形吸 收耗散地震能量,达到减震抗震目的。 本文采用ADINA有限元分析程序,运用全过程分析方法,建立了一钢筋混凝土框架薄钢板组合剪力 墙多层结构的时间滞回分析模型,选取了钢板的最佳长细比,为以后的更进一步研究提供了计算分析的手 段。 1 计算模型 1.1有限元分析值型 与其他结构非线性有限元分析程序相比,ADINA对钢筋混凝土结构进行非线性分析时具有更强大的 功能,以及更适合钢筋混凝土结构的材料模型。本文中,梁柱采用三维梁单元,通过输人梁柱截面的轴力 一轴应变(N-8)、扭矩一转角(T-O)、弯矩一曲率(M一 )曲线来描述。并编写了计算梁柱肛 曲线的 全过程分析程序来定义钢筋混凝土材料的非线性。 在低周往复荷载下,薄钢板剪力墙交替受到拉压侧向力作用。因此将钢板简化为对称、等宽布置的交 叉斜拉带,斜拉带的倾角约为45。,由交叉桁架杆单元代替,用来模拟反复荷载下钢板的滞回受力特性。 模型假定各杆单元的截面积相等,为斜拉带宽与钢板厚度的乘积。 1.2材料的应力一应变关系 钢筋采用双直线型(完全弹塑性模型)应力应变曲线(图1)。受压区混凝士采用美国E.Hoanestad 收稿日期:2007-01.17

组合剪力墙的抗震研究简述

组合剪力墙的抗震研究简述

第38卷第24期 .46. 2 0 1 2年8月 山 西 建 筑 SHANXI ARCHITECTURE V01.38 No.24 Aug. 2012 

文章编号:1009—6825(2012)24-0046—03 

组合剪力墙的抗震研究简述 

曹德金 席永慧 

(1.同济大学土木工程学院,上海200092;2.无锡市公共工程建设中心,江苏无锡214031) 

摘要:分别介绍了带暗支撑组合剪力墙、钢管混凝土剪力墙、型钢混凝土组合剪力墙的受力机理和抗震性能,总结了组合剪力墙 

抗震的优点,并指出目前组合剪力墙存在的问题,以期促进组合剪力墙的研究和设计。 

关键词:剪力墙,抗震性能,试验研究 中图分类号:TU398.2 文献标识码:A 

1 概述 

钢筋混凝土高层建筑的构件通常有梁、柱、楼板和剪力墙以 

及由剪力墙组成简体。其中起核心抗侧力作用的是剪力墙和由 剪力墙组成的筒体。抗侧力构件的抗震性能对高层建筑的安全 

可靠有着至关重要的作用。因此对高层建筑抗震设计来说,其关 

键技术就是研制抗震性能好的剪力墙。 随着社会经济的发展,建筑用地Ft益减少,社会对高层建筑 

的需求越来越大。随着高层建筑数量的增加和建筑形式的多样 

化,普通混凝土已经不能完全满足高层的抗震需求了。因此,国 内外学者提出了各种新型的剪力墙,如各种类型的开缝剪力墙和 

组合剪力墙,对剪力墙的抗震性能进行改善。总的来说组合剪力 

墙按组合形式可分为两种,一种是单一组合剪力墙,另一种为双 

重组合剪力墙。 组合剪力墙将混凝土和钢材的优势结合起来、弥补各自的缺 点,具有较高的承载能力和良好的延性。本文主要介绍组合剪力 

墙中的带暗支撑、型钢、钢管组合剪力墙,阐述其受力机理和抗震 

性能,以同时提出目前组合剪力墙存在的问题及展望。 

2带暗支撑组合剪力墙抗震性能 

曹万林在1994年提出了内藏暗支撑组合剪力墙并对其进行 

了研究,在1998年取得国家专利。带暗支撑组合剪力墙是在普 

装配式钢结构抗震性能研究进展

装配式钢结构抗震性能研究进展

装配式钢结构抗震性能研究进展

摘要:预制装配式结构可有效缩短施工周期、提高施工安全性、降低施工人力需求、保障施工质量、减少建筑垃圾、节约建筑生命周期能量消耗、提升建筑工程生态环境效益,在部分发达国家及地区已有较多应用。但是,我国目前的土建施工仍以传统方式(大量工地现场作业)为主,预制装配式结构占建筑结构总量的比例远低于发达国家和地区。鉴于此,国务院于2016年2月发布《关于进一步加强城市规划建设管理工作的若干意见》,该文件第十一条明确提出:“大力推广装配式建筑,减少建筑垃圾和扬尘污染,缩短建造工期,提升工程质量。完善部品部件标准,实现建筑部品部件工厂化生产。鼓励建筑企业装配式施工,现场装配。建设国家级装配式建筑生产基地。加大政策支持力度,力争用10年左右时间,使装配式建筑占新建建筑的比例达到30%。”由此可见,开展装配式建筑结构相关研究,对提升我国装配化建造水平意义重大。

关键词:装配式钢结构;抗震性能;研究

1、装配式钢结构连接节点

节点连接是装配式钢结构的关键要素之一,装配式节点在工业化建造中具有特殊性和重要性,节点构造直接影响结构的抗震性能。

装配式钢结构经历了从栓-焊混合连接到全栓接的发展过程。为减少工地现场施焊工作量,研究人员以形态多变、构造灵活的细部设计,逐步实现了钢结构安装过程中更多甚至全部采用螺栓连接的目的,使得全装配式钢结构的大规模推广应用成为可能。

制约该节点推广应用的主要问题是:地震作用下,节点的塑性变形集中在节点域腹板内,震后损伤的节点域难以更换。基于ABAQUS实体单元模型,研究了开有小连接孔的模块化装配式钢框架梁柱节点在往复荷载作用下的滞回性能和破坏模式,认为开有小连接孔的装配式节点应按照半刚性节点进行设计。通过试验研究,证明预制钢管柱-H型钢梁节点具有良好的滞回耗能能力。但是,上述预制钢结构节点均需在工地现场部分施焊,在一定程度上影响了施工速度。为避免工地焊接,同时保障节点的抗震性能,国内外学者设计开发了一系列全栓接预制装配式钢结构节点。郁有升等设计开发的梁柱装配式节点通过在悬臂梁与框架梁的上、下翼缘交互处布置拼接板,在工厂将拼接板与梁焊接,实现在工地现场仅用螺栓的钢梁连接。试验研究和数值模拟表明:按等强原则设计的此类连接试件延性和耗能能力较好,螺栓数量、盖板尺寸、悬臂梁段长度对节点的承载力和延性均有一定影响。该节点可在小范围内调节节点连接高度,以适应节点所连钢梁存在的小范围高度变化。低周往复加载试验和有限元模拟结果表明:该类节点适用于轻型装配式钢框架结构。

钢板剪力墙抗震设计探讨

钢板剪力墙抗震设计探讨

戴镜洲等:钢板剪力墙抗震设计探讨 57 

钢板剪力墙抗震设计探讨 

戴镜洲, 

(华侨大学土木工程学院。 秦硕 

福建泉州362021) 

【摘要】 简要介绍了钢板剪力墙国内外的研究现状以及不同钢板剪力墙的优缺点,并根据国内外对带缝 钢板剪力墙的研究总结出其合理的抗震构造措施,如:边缘加劲肋的肋板刚度比田I>20,边部连接螺栓宜加密布置 以及缝间小柱高厚比h/b>3.0,且宽厚比b/t<15等,可为工程设计提供一定的参考。 【关键词】 带缝钢板剪力墙;抗震性能;构造措施 【中图分类号】TU398 【文献标识码】B 【文章编号】1001—6864(2012)06—0057—03 

DISCUSSION 0F SEISMIC DESIGN FoR STEEL PLATE SHEAR WALL 

DAI Jing—zhou, QIN Shuo 

(College of Civil Engineering,Huaqiao University,Fujian Quanzhou 36202 1,China) 

Abstract:The research status of steel plate shear wall(SPSW)is introduced,and the advantages 

and disadvantages of diferent SPSW is summarized.According to the state—of-the-art of SPSW with slit, 

its reasonable seismic structural measures is given,such as the stiffness ratios of edge stifeners to infill 

steel plate,7 I>20,increasing the number of bolts at comer of SPWS,the slit height—to—width ratio is over 

钢管混凝土剪力墙抗震性能研究综述

钢管混凝土剪力墙抗震性能研究综述

钢管混凝土剪力墙抗震性能研究综述

【摘 要】 本文对钢管混凝土边框剪力墙的抗震性能进行了研究,阐述了国内外对该类型剪力墙的研究方法和研究成果,并提出当前钢管混凝土剪力墙研究中存在的一些问题。

【关键词】 钢管混凝土剪力墙 抗震 刚度 延性

随着国民经济的高速增长,我国高层建筑和超高层建筑也越来越多,其结构形式也越来越复杂。研制抗震性能好的剪力墙是高层建筑抗震设计的关键技术。

1 综述背景

为克服钢筋混凝土剪力墙在工作中的缺点,提高其抗震能力,国内外学者针对钢筋混凝土剪力墙进行了许多研究。其中,开缝剪力墙主要包括:同济大学吕西林提出的填充氯丁橡胶带的带缝剪力墙[1];东南大学李爱群提出的采用摩阻式控制装置的带缝剪力墙[2];清华大学叶列平提出的双功能带缝剪力墙[3]。研究资料表明带缝剪力墙在一定程度上影响了墙的整体性和受力性能。

1905年日本建造了第一个采用型钢混凝土柱的结构,1950年后,日本主要研究了型钢混凝土(SRC)梁的抗弯性能、SRC柱的偏压性能、SRC梁和柱的剪切性能、SRC梁柱节点抗剪性能及钢管与混凝土的黏结性能等[4]。我国从20世纪50年代开始应用SRC结构,近年来日渐增多[5][6]。90年代初清华大学对SRC剪力墙进行了抗弯性能试验研究[7],随后国内外进行了许多研究[8],研究表明:采用钢-混凝土组合剪力墙能够控制剪力墙中裂缝的发展,形成较完备的耗能机制,起到了良好的二道设防作用,使结构的抗震能力明显提高。

2 国内外研究现状

文献[9]对不同混凝土强度等级,不同轴压比,不同剪跨比,不同强弱抗剪连接键等设计参数的矩形钢管混凝土边框组合剪力墙的抗震性能进行了研究。研究表明:组合剪力墙及筒体可有效地将混凝土剪力墙侧向刚度和承载力大的优势与钢管混凝土柱抗震延性好的优势组合,钢管混凝土边框柱与混凝土剪力墙之间的抗剪连接键能可靠工作,工程应用效果良好。

文献[10]研究了钢管混凝土边框剪力墙抗震性能,对不同轴压比、不同强弱抗剪连接键的矩形钢管混凝土边框剪力墙进行了低周反复荷载下的抗震性能试验研究。研究表明这种剪力墙可有效地组合混凝土剪力墙与钢管混凝土边框柱的优势,抗震效果良好。

半刚接钢框架一斜加劲钢板剪力墙结构体系抗震性能试验研究

第43卷第5期 2011年1O月 西 安 建 筑 科技 大 学 学 报(自然科学版) J.Xi an Univ.of Arch.&Tech.(Natural Science Edition) Vo1.43 NO.5 0ct.2O11 

半刚接钢框架一斜加劲钢板 

剪力墙结构体系抗震性能试验研究 

郭宏超 ,郝际平 

(1.西安建筑科技大学土木工程学院,陕西西安710055;2.西部建筑科技国家重点实验室(筹),陕西西安710O55) 

摘 要:在对一榀单跨两层半刚接框架一斜加劲钢板剪力墙结构低周反复荷载试验研究的基础上,分析结构框 架梁、柱、半刚节点的局部力学性能及整体破坏模式,评价该种结构体系的抗震性能.结果表明:结构具有良好 的塑性变形能力、安全储备高;节点刚度退化小,内填钢板的设置缓解了节点区自身的延性要求,半刚框架和 墙板协同工作良好;框架柱兼受轴力和弯距共同作用,腹板参与抗剪,应力状态复杂.研究为该种结构体系的 工程应用和理论分析提供了依据. 关键词:斜加劲;钢板剪力墙;滞回曲线;破坏模式 

中图分类号:TU973.3 1 文献标志码:A 文章编号:1006—7930(2011)05—0631—07 

1 引 言 

钢板剪力墙结构的应用始于上世纪70年代,由内填钢板和框架梁柱组成,框架与墙体的抗侧刚度 

匹配,结构具有较高的延性,安全储备高,多道设防,是多高层钢结构建筑中经济、高效的抗侧力结构体 系,主要应用在美国和日本[1 ]. 

目前对该结构体系的分析均基于梁柱完全刚接或理想铰接假定,而实际工程中的节点连接介于两 

种情况之间,半刚性连接刚度较小,对构件约束相对减弱,会增大结构的层间位移,弱化结构的整体稳定 性 .因此从工程实际出发,真实模拟梁柱节点实际刚度,准确分析二者之间的内力分布,研究框架与 

墙板协同工作及该结构体系的整体力学性能具有现实意义.本文在对半刚接框架一斜加劲钢板剪力墙结 

构低周反复荷载试验研究的基础上,分析了框架梁、柱、半刚节点的力学性能及结构整体破坏模式,为这 种新结构体系的推广和应用奠定了基础. 

钢板剪力墙抗震性能的有限元分析

第36卷第1期 2008年1月 华南理工大学学报(自然科学版) Journal of South China University of Technology (Natural Science Edition) VO1.36 No.1 January 2008 文章编号:1000—565X(2008)01—0128_06 

钢板剪力墙抗震性能的有限元分析术 

邵建华 顾强 申永康 (1.河海大学土木工程学院,江苏南京210098;2.苏州科技学院土木工程系,江苏苏州215011) 摘要:为明确钢板剪力墙的抗震性能,利用经试验验证的有限元数值模拟方法分析了 在低周往复荷载作用下内填板高厚比对滞回耗能、单位体积墙板耗能、能量耗散系数和墙 板中心点平面外最大位移的影响,并给出了板平面外的位移滞回曲线.通过骨架曲线进一 步分析了高厚比对水平承载力、抗侧刚度和延性的影响.结果表明:随着加载位移的增加, 薄墙板的耗能效率越来越高于厚墙板;薄墙板的抗侧刚度和水平极限承载力小于厚墙板, 但延性高于厚墙板.建议剪力墙板的高厚比取为300. 关键词:钢板剪力墙;抗震性能;有限元分析;滞回;耗能 中图分类号:TU392.4 文献标识码:A 

钢板剪力墙(简称钢板墙,SPSW)是一种很好 的多高层抗侧力结构,适用于高烈度地震区 。 .相 对于支撑结构而言,钢板剪力墙结构单个循环的耗 能量与之相当,但具有更大的延性 .文中使用试 验验证的有限元数值模型分析了在低周往复荷载作 用下内填板高厚比对结构滞回耗能、单位体积墙板 的耗能、能量耗散系数和墙板平面外位移的影响,并 通过骨架曲线进一步分析了高厚比对结构承载力、 抗侧刚度和延性的影响. 1 钢板剪力墙结构抗震性能 钢板剪力墙是由内填钢板、框架梁和柱组成的 抗侧力结构,墙板主要承受水平剪切荷载,竖向荷载 几乎完全由周边的框架柱承担.钢板剪力墙屈曲后屈 服(薄板)或屈服后屈曲(厚板)还能继续承受荷载. 通过允许内填板受剪屈曲,形成对角拉力带,然 后受拉区钢板循环屈服耗能,钢板剪力墙就能有效 地抵抗地震荷载.钢板的抗剪过程为由弹性屈曲到 屈曲后板条端部初始屈服、最后板大面积地充分形 成拉力带屈服而达到极限承载力 。。J.结构的抗震 性能主要通过滞回曲线、耗能能力、骨架曲线和延性 来分析 J,内填板高厚比是影响钢板剪力墙抗震性 能的主要因素. 2有限元分析方法及验证 文中采用有限元分析软件ANSYS 9.0中的 APDL ̄言编写钢板剪力墙结构在低周往复荷载作 用下抗震性能分析的命令流程序.内填板、框架梁和 框架柱全部用壳单元shell181模拟,这样就可以分 析板、梁和柱局部屈曲的影响. 采用文献[9]的单层钢板剪力墙试验模型.有 限元数值模拟时,材料的本构关系定义为理想弹塑 性材料,先做结构屈曲分析,而后将第一阶屈曲模态 的1/1 000作为内填板的初始缺陷施加在内填板上, 再进行结构的非线性分析(考虑材料非线性和几何 非线性).运用Full Newton Raphson迭代法求解非线 性方程组.板的屈曲会导致求解过程中的不收敛,因 此,当非线性求解收敛失败时,在最后一次收敛荷载 步的荷载子步进行重启动以提高计算时间效率.滞 回曲线的计算采用位移增量的方式实现. 有限元模拟的滞回曲线与试验值的比较如图1 所示.由图1可知,有限元分析可以较好地模拟钢板 剪力墙结构在循环往复荷载作用下因不能恢复的残 余塑性变形导致抗剪刚度逐渐降低的过程.由于有 收稿日期:2006—11—29 基金项目:国家自然科学基金资助项目(50578099) 作者简介:邵建华(1979一),男,博士生,主要从事钢结构设计理论及其应用研究.E—mail:shaojianhua97@1

十字加劲肋钢板剪力墙低周反复荷载的试验

科研开发 

十字加劲肋钢板剪力墙低周反复荷载的试验 

侯 蕾 郝际平 董子建 

(西安建筑科技大学西安710055) 孙 彤 (山东莱钢建设有限公司 青岛266071) 

摘 要 过去的几十年中,在世界范围内钢板剪力墙已经作为一种新型的抗侧力体系在高层建筑中得到了应用, 已有大量试验针对在水平荷载作用下无加劲肋平面薄钢板剪力墙进行研究。对高厚比约为400,比例为1:3的两 个单层单跨十字加劲肋钢板剪力墙在低周反复荷栽作用下的抗震性能进行研究,重点研览了钢板墙抗剪承栽力、 变形能力、破坏特征、构件延性和耗能能力等受力特性。试验结果表明:试件具有较大的初始刚度,并且具有很好 的延性以厦耗能性能。可为钢板墙结构利用屈曲后强度度抗震设计提供依据。 关键词 十字加劲肋钢板剪力墙低周反复荷栽 屈曲后强度 

CYCLIC TEST OF CR0SS-STIFFENED STEEL PLATE SHEAR WALL 

Hou Lei Hao Jiping Dong Zijian (Xi 8.n University of Arch.&Tech.Xi an 710055) Sun Tong (Laigang Construction Co.,Ltd.Qingdao 266071) 

ABSTRACT In the past several decades,steel plate shear walls have been introduced as primary lateral load resisting elements in seversl buildings around the world.Lots of tests have been done tQ investigate unstiffened thin steel—plate shear walls(SI SW)under lateral loads.Low cyclic loading experiment Of tWO 1:3 scale specimens of one—bay single story shear wall models with panel slenderness ratio of 400 is also studied.It was inquired into the capacity of shear force and distortion,the damage state,the ductility features and the energy—dissipating capacity etc.Test results indicated that the test specimen proved to be initially very stiff,showed excellent ductility and energy dissipation characteristics,which provided a base for utilizing post—buckling strength and seismic design of SPSW. KEY WORDS cross--stiffened steel plate shear wall low cyclic loading post--buckling strength 

方钢管混凝土暗柱内嵌钢板_混凝土组合剪力墙抗震性能试验研究

建筑结构学报JournalofBuildingStructures第34

卷第1

期2013

年1

Vol.34No.1Jan.2013007

文章编号:1000-6869(2013)01-0052-09

方钢管混凝土暗柱内嵌钢板-

混凝土组合剪力墙

抗震性能试验研究

聂建国1

胡红松1

李盛勇2

刘付钧2

樊健生3

陶慕轩3

邵大成4,

喻德明4

(1.

清华大学土木工程系,

北京100084;2.

广州容柏生建筑结构设计事务所,

广东广州510170;

3.

清华大学土木工程安全与耐久教育部重点实验室,

北京100084;4.

广州市新御房地产开发有限公司,

广东广州510000)

摘要:

以某超高层建筑核心筒剪力墙结构为原型,

对两端为方钢管混凝土暗柱的内嵌钢板-

高强混凝土组合剪力墙进行了拟

静力试验研究。

试验设计了3

个剪跨比为2.0、

设计轴压比为0.5

的1∶7

模型试件,

主要变化参数为混凝土强度等级和含

钢率。

试验结果表明:

试件的破坏形态主要为暗柱钢板竖向焊缝开裂、

暗柱内混凝土压溃和底部外包钢板局部屈曲,

墙中

部混凝土的弯剪斜裂缝发展不明显;3

个试件的滞回曲线都较为饱满,

具有较高的耗能能力,

承载力极限状态时的等效黏滞

阻尼系数约为0.22;3

个试件的屈服位移角平均值为1/214,

极限位移角平均值为1/58,

延性系数平均值为3.77;

在整个加

载过程中,

弯曲变形和剪切变形对顶点位移的贡献比例基本保持不变,

由剪切变形产生的顶点位移约占总顶点位移的20%。

关键词:

内嵌钢板-

混凝土组合剪力墙;

高强混凝土;

方钢管混凝土暗柱;

拟静力试验;

抗震性能

中图分类号:TU398.2TU317.1

文献标志码:A

Experimentalstudyonseismicbehaviorofsteelplatereinforced

concretecompositeshearwallswith

squareCFSTconcealedcolumns

NIEJianguo1

,HUHongsong1

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