考虑竖向荷载竖向加劲钢板剪力墙设计技术研究

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钢框架内嵌钢板剪力墙是一种有效的双重抗侧力结构体系,其具有优越的耗能能力和良好的延性,在抗震地区的高层建筑中有着很好的应用前景。工程中广泛设置加劲肋来提高钢板剪力墙的初始刚度和稳定承载力,减轻滞回曲线的捏缩。我国高钢规(JGJ-98)中给出了钢板剪力墙的设计方法,但规程设计方法难以指导实际工程的设计。本文采用理论分析、试验研究和数值分析相结合的方法,对考虑有限竖向荷载的竖向加劲钢板剪力墙进行了研究,主要完成了以下有特色的工作:(1)、设计了3个缩尺比为1/3的竖向加劲钢板剪力墙模型试件,分别对其进行了单向推覆试验和低周往复试验,并对试验现象和数据曲线进行了详细分析。试验结果表明:竖向加劲钢板剪力墙首先发生区格内的局部失稳,然后整体屈曲破坏;剪力墙区格屈曲前,竖向加劲肋的应力较小,区格屈曲后,竖向加劲肋的应力会急剧增加,最后局部屈曲破坏;一定范围内的竖向荷载对钢板剪力墙的抗侧刚度、骨架曲线、屈服承载能力和极限承载能力等的影响均较小。(2)、建立了合理的精细化加劲钢板剪力墙有限元模型,并对其进行了静力推覆分析和往复加载分析。与试验情况对比,本文有限元模型能够较好地模拟钢板剪力墙在单向和往复荷载作用下的受力性能。考察了不同竖向荷载下钢板剪力墙的性能,结果表明,竖向荷载对加劲钢板剪力墙的极限承载力和极限位移影响较大,但对其初始刚度影响不大。往复加载时竖向荷载对钢板剪力墙的初始割线刚度影响不大,而对其后期割线刚度影响较多。一定范围内的竖向荷载对钢板剪力墙的性能基本没有影响。(3)、研究了纯剪、简支条件下的完善竖向加劲钢板剪力墙的加劲肋门槛刚度及弹性屈曲临界应力。结果表明,板梁的横向加劲肋设计计算公式可用于竖向加劲钢板剪力墙,能有较好的精确度。分析了竖向加劲钢板剪力墙对初始缺陷的敏感性,并对其进行了考虑初始屈曲缺陷的非线性屈曲分析。分析结果表明,初始屈曲缺陷对竖向加劲钢板剪力墙屈曲荷载影响较大,此时门槛刚度应放大一定数值。(4)、采用有限元对钢板剪力墙的弹塑性屈曲性能进行了研究,拟合了四边简支钢板剪力墙不考虑屈曲后性能和考虑屈曲后性能的弹塑性稳定计算公式,公式具有较高精度,且便于工程设计。
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