防屈曲開斜槽鋼板剪力墻及其結(jié)構(gòu)抗震減振性能研究.pdf

1、為加快施工速度、提高勞動(dòng)效率、實(shí)現(xiàn)綠色施工等目的，預(yù)制裝配式建筑是我國建筑工業(yè)化發(fā)展的必然趨勢(shì)。高層預(yù)制裝配式建筑中抗側(cè)力構(gòu)件及其結(jié)構(gòu)體系是影響結(jié)構(gòu)抗震性能的關(guān)鍵，在建筑結(jié)構(gòu)中設(shè)置耗能減振構(gòu)件可有效地降低結(jié)構(gòu)的地震響應(yīng)、提高結(jié)構(gòu)的抗震性能。本文提出了一種可預(yù)制裝配的新型耗能減振構(gòu)件——防屈曲開斜槽鋼板耗能剪力墻，包括開斜槽鋼板、設(shè)置在鋼板兩側(cè)用于約束鋼板面外變形的混凝土板和邊緣框架。在往復(fù)荷載作用下，剪力墻主要通過槽間鋼板條帶的拉壓變形

2、耗能，受力機(jī)制明確。此外，通過改變斜槽參數(shù)，剪力墻的抗側(cè)剛度和強(qiáng)度易于調(diào)節(jié)。本文以防屈曲開斜槽鋼板耗能剪力墻和耗能減振與抗側(cè)力雙重功能基本構(gòu)件作為主要對(duì)象，采用理論分析和試驗(yàn)研究相結(jié)合的方法，重點(diǎn)聚焦其受力機(jī)理、抗震性能和設(shè)計(jì)方法，具體完成了以下研究內(nèi)容：
　　(1)通過對(duì)非加勁薄鋼板剪力墻受力機(jī)理的分析，提出了防屈曲開斜槽鋼板剪力墻，并從理論上推導(dǎo)了防屈曲開斜槽鋼板剪力墻的基本力學(xué)性能。建立了基于ABAQUS軟件的防屈曲開斜槽鋼

3、板耗能剪力墻構(gòu)件的精細(xì)化有限元模型，對(duì)影響防屈曲開斜槽鋼板剪力墻抗剪承載力的關(guān)鍵參數(shù)，如鋼板高厚比，跨高比，斜槽寬度，槽間板帶寬度等進(jìn)行了大量的數(shù)值分析，評(píng)估了各關(guān)鍵參數(shù)對(duì)防屈曲開斜槽鋼板剪力墻性能的影響；基于傳統(tǒng)鋼板剪力墻的簡化模型——拉力帶模型，提出了防屈曲開斜槽鋼板剪力墻的等效多桿模型，并全面對(duì)比研究了簡化模型與精細(xì)模型的差異?；趩蜗蛲聘卜治龅膯握{(diào)荷載位移曲線評(píng)估了模型的準(zhǔn)確性，并檢驗(yàn)了簡化模型用于結(jié)構(gòu)內(nèi)力計(jì)算以及截面設(shè)計(jì)的可行

4、性。
　　(2)防屈曲開斜槽鋼板剪力墻的受力性能與其面外約束構(gòu)造直接相關(guān)，基于彈性屈曲理論，給出了影響其穩(wěn)定性能的關(guān)鍵參數(shù)，如混凝土板厚度和螺栓間距。開展了水平荷載作用下的彈性屈曲分析、彈塑性推覆分析和擬靜力往復(fù)加載分析，分別基于極限抗剪承載力和滯回性能分析了影響面外約束的關(guān)鍵參數(shù)（如混凝土板厚，鋼板與混凝土之間的間隙，螺栓間距等），并給出了合理的設(shè)計(jì)建議。
　　(3)設(shè)計(jì)并制作了兩組不同參數(shù)的防屈曲開斜槽鋼板剪力墻試件(縮

5、尺比1:2)，并對(duì)其進(jìn)行了擬靜力往復(fù)加載試驗(yàn)研究。根據(jù)試驗(yàn)過程中的變形特征，分析了試件的承載力、延性和耗能特性，并根據(jù)試驗(yàn)現(xiàn)象、受力機(jī)理分析和最終破壞模式驗(yàn)證了理論分析的有效性。同時(shí)，與剪力墻相連邊柱剛度對(duì)剪力墻承載力和耗能能力的發(fā)揮至關(guān)重要，通過分析其對(duì)剪力墻性能的影響，給出了保證剪力墻抗震性能的邊柱內(nèi)力計(jì)算公式和最小剛度設(shè)計(jì)建議。基于提出的混凝土面外約束條件和推導(dǎo)的邊柱剛度和強(qiáng)度要求，設(shè)計(jì)并制作了1組足尺防屈曲開斜槽鋼板剪力墻試件，

6、并對(duì)其進(jìn)行了擬靜力往復(fù)加載試驗(yàn)，分析了足尺試件的承載力、延性和耗能特性，并根據(jù)試驗(yàn)現(xiàn)象、受力機(jī)理分析和最終破壞模式驗(yàn)證了設(shè)計(jì)建議的有效性。
　　(4)在框架和防屈曲開斜槽鋼板剪力墻組成的雙重抗側(cè)力體系中，為探求鋼板剪力墻結(jié)構(gòu)受力特點(diǎn)，首先對(duì)單層單跨不同參數(shù)鋼板剪力墻結(jié)構(gòu)進(jìn)行了靜力推覆加載，分析了鋼板剪力墻受力全過程，研究了在不同階段鋼板與框架之間的剛度、剪力分配規(guī)律。隨后，通過對(duì)鋼板剪力墻結(jié)構(gòu)的塑性極限狀態(tài)的分析，推導(dǎo)了與內(nèi)嵌鋼板