【摘 要】
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目前,冷弯薄壁型钢房屋逐步由低层向多层发展,传统的冷弯薄壁型钢组合墙体已不能满足多层冷弯薄壁型钢房屋的抗侧需求,而能满足其需求的新型抗侧力构件冷弯薄壁型钢板剪力墙还存在一些弊端:冷弯薄壁型钢板剪力墙的边柱容易屈曲破坏而导致墙体承载力迅速丧失,内钢板在往复荷载作用下会出现“呼吸效应”产生较大震颤声而影响正常使用。为解决这些弊端,本文借鉴普钢领域的带缝钢板剪力墙理论,提出了一种冷弯薄壁型钢框架-开缝钢
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目前,冷弯薄壁型钢房屋逐步由低层向多层发展,传统的冷弯薄壁型钢组合墙体已不能满足多层冷弯薄壁型钢房屋的抗侧需求,而能满足其需求的新型抗侧力构件冷弯薄壁型钢板剪力墙还存在一些弊端:冷弯薄壁型钢板剪力墙的边柱容易屈曲破坏而导致墙体承载力迅速丧失,内钢板在往复荷载作用下会出现“呼吸效应”产生较大震颤声而影响正常使用。为解决这些弊端,本文借鉴普钢领域的带缝钢板剪力墙理论,提出了一种冷弯薄壁型钢框架-开缝钢板剪力墙结构。采用足尺试验、有限元模拟与理论分析相结合的方法,对冷弯薄壁型钢框架-开缝钢板剪力墙的抗侧性能、受力机理以及设计方法进行了详细研究。主要内容和结论如下:(1)对8面冷弯薄壁型钢框架-开缝钢板剪力墙开展了静力和拟静力试验研究,考察了内钢板开缝、加劲肋约束数量和位置以及是否有加劲肋连接件和内钢板等因素对墙体抗侧性能的影响规律,得到了墙体的变形破坏模式和荷载-侧移曲线,研究了墙体的抗侧刚度、承载力、强度、延性和耗能能力等力学性能。墙体主要发生内钢板撕裂和立柱屈曲而破坏,开缝内钢板墙体满足“强框架、弱墙板”的设计理念,同时具备两道抗震防线,加劲肋约束的开缝内钢板墙体具有更高的抗侧性能。(2)运用ABAQUS有限元软件对墙体进行精细化建模,合理设定墙体模型的单元类型、材料本构、接触条件和边界条件等参数,对比有限元墙体计算和对应的试验墙体的破坏模态、滞回曲线、骨架曲线及其特征点值,验证有限元模型的精确性。(3)基于经过试验验证的有限元墙体模型,对冷弯薄壁型钢框架-开缝钢板剪力墙进行参数分析,考察墙体构件厚度、内钢板开缝排数、竖缝间内钢板高宽比、竖缝宽度以及加劲肋数量和位置以及是否有加劲肋连接件等参数对墙体抗侧性能的影响程度和规律,并给出一些设计建议。除竖缝宽度对墙体抗侧性能影响较小外,其余参数均有较大影响。(4)对未开缝内钢板墙体、开缝内钢板墙体和纯框架墙体进行受力机理分析,参考国内外规范确定墙体抗侧承载力计算公式基本形式,再根据大量参数分析的结果,提出未开缝内钢板墙体、开缝内钢板墙体和纯框架墙体的抗侧承载力计算公式,并与有限元和试验结果进行对比,验证了公式的准确性,为不同类型的冷弯薄壁型钢框架-开缝钢板剪力墙墙体提供了设计方法。
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