不锈钢芯板一字形剪力墙拟静力试验研究及有限元分析

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不锈钢芯板结构是一种新型的结构体系,能够用作建筑的梁、板、柱、墙等承重结构,在不锈钢芯板结构用作墙柱时,其轴向承载能力与水平抗震性能是其作为结构设计时的最重要参数。不锈钢芯板一字形剪力墙作为一种抗侧力试件,由面板、芯管以及侧板三部分组成。它具有自重轻、刚度大、屈曲后能继续承载的特点。同时,不锈钢芯板在生产过程中,由于使用铜钎焊技术将面板与侧板、面板与芯管进行连接,极大地降低了试件在加工时所产生的残余应力,有利于减小试件的初始缺陷。
  目前对于不锈钢芯板一字形剪力墙的拟静力试验还未进行过研究,在借鉴钢板剪力墙现有研究成果的前提下,对不锈钢芯板一字形剪力墙在往复荷载作用下的性能进行研究分析。通过选取不锈钢芯板一字形剪力墙为研究对象,通过低周往复荷载试验研究和有限元参数分析对其抗震性能进行了研究,具体工作任务如下:
  (1)概述了国内外不锈钢材料与结构的研究现状,充分认识不锈钢材料的特性。了解夹芯板的研究现状,并将不锈钢芯板一字形剪力墙与一般钢板剪力墙对比,介绍不锈钢芯板一字形剪力墙的优势之处。
  (2)设计试验方案以及试验加载制度,对4个不锈钢芯板一字形剪力墙试件进行了低周往复荷载试验研究,通过试验现象判断不锈钢芯板一字形剪力墙的破坏模式与破坏机理。通过四个试件滞回曲线,分析各试件的刚度退化、延性系数、承载力退化、位移角以及耗能能力等指标,判断其抗震性能是否优越。
  (3)通过ABAQUS有限元软件对不锈钢芯板一字形剪力墙的抗震性能与水平承载能力进行了三维建模并计算分析,并分别介绍ABAQUS软件模型中S304L不锈钢的本构关系、面的相互作用、荷载与边界条件、网格划分、单元选取以及分析步的确定,然后将试验现象、试验滞回曲线、试验骨架曲线与有限元进行对比,从而验证有限元模型的正确性。
  (4)将验证后的不锈钢芯板一字形剪力墙有限元模型进行参数化分析,探究轴压比、面板厚度、侧板厚度、芯管壁厚、芯管排布以及芯管间距对抗震性能以及水平承载能力的影响,为今后不锈钢芯板结构设计提供依据。
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