新型墻板內(nèi)置無(wú)粘結(jié)支撐鋼框架體系抗震性能研究.pdf

1、墻板內(nèi)置無(wú)粘結(jié)鋼板支撐（panel BRB）是一種以外部墻板為約束構(gòu)件的防屈曲支撐（BRB）。外部墻板與內(nèi)置支撐之間敷設(shè)無(wú)粘結(jié)材料或留置間隙，內(nèi)置鋼板支撐用于抵抗支撐所承擔(dān)的全部樓層剪力，外部墻板不用于抵抗樓層剪力，僅用于約束內(nèi)置支撐，防止內(nèi)置支撐在受壓時(shí)發(fā)生大幅整體和局部屈曲，使支撐在軸向拉壓作用下都能進(jìn)入屈服，支撐鋼材的受壓承載力和耗能能力得到充分利用。在有抗震要求且需要較多隔墻的建筑中，可使用墻板內(nèi)置支撐作為抗側(cè)力構(gòu)件，外部墻板兼

2、做隔墻，具有良好的應(yīng)用前景。
　　目前，相比于桿式防屈曲支撐，對(duì)墻板內(nèi)置支撐以及采用墻板內(nèi)置支撐抗側(cè)力的中心支撐鋼框架結(jié)構(gòu)的抗震性能的研究相對(duì)較少。針對(duì)目前研究中的不足，本文主要對(duì)3個(gè)兩層一跨的墻板內(nèi)置支撐鋼框架體系進(jìn)行了擬靜力試驗(yàn)，并對(duì)10層和30層的墻板內(nèi)置支撐鋼框架結(jié)構(gòu)算例進(jìn)行了抗震分析，考察了結(jié)構(gòu)的抗震性能，并提出了該種結(jié)構(gòu)體系的抗震設(shè)計(jì)方法和建議。
　　為避免鋼筋混凝土墻板內(nèi)置支撐中墻板的受彎開(kāi)裂和沖切破壞，本試驗(yàn)

3、采用兩種性能較好的墻板來(lái)制作墻板內(nèi)置支撐。其一，采用閉口型壓型鋼板-混凝土組合墻板。組合墻板中的壓型鋼板代替普通鋼筋混凝土墻板中的鋼筋，能夠更好地承受拉力，提高墻板的抗彎承載力和延性；內(nèi)置開(kāi)孔槽鋼與混凝土的組合作用可以提高墻板的抗沖切承載力。其二、通過(guò)高強(qiáng)螺栓和自攻螺釘?shù)冗B接雙層墻板骨架形成的輕質(zhì)組裝墻板。主要通過(guò)焊接在約束鋼板外側(cè)的厚壁矩形鋼管對(duì)支撐提供約束作用，這種墻板在降低自重的同時(shí)還簡(jiǎn)化了制作工藝與安裝流程，便于精確控制支撐與墻

4、板的間隙以及支撐的初彎曲，擁有更高的可靠性。
　　通過(guò)對(duì)墻板內(nèi)置單斜支撐剛接框架、墻板內(nèi)置人字形支撐鉸接框架和墻板內(nèi)置人字形支撐剛接框架的擬靜力試驗(yàn)研究，考察了支撐布置形式、墻板形式、支撐與框架的連接形式和梁柱節(jié)點(diǎn)的連接形式對(duì)墻板內(nèi)置支撐鋼框架滯回性能的影響。試驗(yàn)結(jié)果表明，相同層高與跨度內(nèi)，與單斜支撐相比，人字形支撐擁有更高的抗側(cè)剛度；與閉口型壓型鋼板-混凝土組合墻板相比，輕鋼組裝墻板擁有更簡(jiǎn)單的制作流程和對(duì)內(nèi)置支撐更可靠的側(cè)向約

5、束能力，且能重復(fù)利用；與節(jié)點(diǎn)區(qū)鋼柱直接焊接的支撐，傳力路徑明確，能有效的降低梁端的內(nèi)力，簡(jiǎn)化了節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)；相同側(cè)移下，人字形支撐鉸接框架比人字形支撐剛接框架擁有更小的結(jié)構(gòu)內(nèi)力，整個(gè)加載過(guò)程中鋼梁和柱子并無(wú)明顯破壞。
　　應(yīng)用ANSYS程序，考慮材料和幾何非線性，對(duì)3個(gè)墻板內(nèi)置支撐鋼框架的滯回性能進(jìn)行了數(shù)值模擬，探討了墻板內(nèi)置支撐鋼框架的簡(jiǎn)化模擬方法，考察了結(jié)構(gòu)頂層水平往復(fù)位移加載時(shí)支撐與鋼框架的受力狀態(tài)和相互作用，并將結(jié)構(gòu)頂層的荷載

6、-側(cè)移滯回曲線與試驗(yàn)所得的滯回曲線進(jìn)行對(duì)比。結(jié)果吻合較好，證明了簡(jiǎn)化模擬方法的可行性，可為該種支撐鋼框架結(jié)構(gòu)彈塑性抗震分析提供參考。
　　應(yīng)用ANSYS程序，考慮材料和幾何非線性，對(duì)5個(gè)10層和3個(gè)30層的支撐跨鋼梁和柱子鉸接的墻板內(nèi)置人字形支撐鋼框架結(jié)構(gòu)進(jìn)行了彈塑性時(shí)程分析。結(jié)果表明，在10層的結(jié)構(gòu)中，多遇地震下所有結(jié)構(gòu)都滿足層間側(cè)移角限值的要求；在罕遇地震下，所有結(jié)構(gòu)層間側(cè)移角均滿足限值要求，除了鋼梁和柱子均鉸接的結(jié)構(gòu)，其余結(jié)

7、構(gòu)都滿足層間殘余變形限值的要求。在30層的結(jié)構(gòu)中，多遇地震下，3個(gè)結(jié)構(gòu)的層間側(cè)移均能滿足要求；在罕遇地震下，3個(gè)結(jié)構(gòu)的層間側(cè)移角都不超過(guò)規(guī)范限值?？傮w上，按雙重抗側(cè)力體系設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)能滿足層間殘余變形限值的要求。
　　對(duì)墻板內(nèi)置支撐鋼框架體系的抗震分析表明，隨著鋼框架的調(diào)整加強(qiáng)，結(jié)構(gòu)的層間側(cè)移和殘余變形減小，但是用鋼量增大。綜合考慮鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)的制作成本和用鋼量，建議在中低層建筑中可不按雙重體系進(jìn)行設(shè)計(jì)，但需要采用非支撐跨梁柱剛接的支