加勁低屈服點(diǎn)鋼板剪力墻理論分析與試驗(yàn)研究.pdf

1、過(guò)去幾十年來(lái)，關(guān)于鋼板剪力墻作為主要水平抗側(cè)力體系的試驗(yàn)研究和數(shù)值分析揭示了其獨(dú)特的表現(xiàn)，包括較大的彈性初始剛度、優(yōu)異的變形能力、良好的塑性性能和穩(wěn)定的滯回特性等。鋼板剪力墻已成為一種非常具有發(fā)展前景的高層抗側(cè)力體系，尤其適用于高烈度地震區(qū)建筑。
　　 低屈服點(diǎn)鋼材具有屈服強(qiáng)度低且變形性能強(qiáng)、延性好的特點(diǎn)，很適合作為建筑結(jié)構(gòu)中的耗能裝置（例如阻尼器）和耗能構(gòu)件（例如鋼板剪力墻、防屈曲支撐），在高層結(jié)構(gòu)體系中，鋼板剪力墻具有自重輕

2、、延性好、耗能能力優(yōu)異等優(yōu)點(diǎn)。本文在搜集并分析國(guó)內(nèi)外相關(guān)文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，提出了一種基于低屈服點(diǎn)鋼材的新型鋼板剪力墻結(jié)構(gòu)，為了提高其承載力和側(cè)向剛度，在低屈服點(diǎn)鋼板剪力墻的對(duì)角交叉方向采用加勁肋予以加強(qiáng)。為了揭示低屈服點(diǎn)鋼板剪力墻的耗能機(jī)理和破壞模式，尚需對(duì)其受力機(jī)理和耗能性能進(jìn)行深入的理論和試驗(yàn)研究。
　　 本文對(duì)鋼板墻在水平力作用下的受力性能進(jìn)行了理論分析，包括鋼板的彈性屈曲、彈塑性屈曲以及剪切后屈曲性能，并用斜拉桿模型對(duì)鋼板墻

3、拉力帶的受力過(guò)程進(jìn)行了模擬。
　　 在理論分析的基礎(chǔ)上，本文開(kāi)展了鋼板剪力墻試驗(yàn)研究。首先，對(duì)5個(gè)低屈服點(diǎn)鋼試件和3個(gè)Q235鋼試件進(jìn)行了材料力學(xué)性能試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果表明:武漢鋼鐵公司提供的低屈服點(diǎn)鋼沒(méi)有明顯的屈服平臺(tái)，低屈服點(diǎn)鋼的屈服強(qiáng)度約為Q235鋼材的0.5倍，抗拉強(qiáng)度約為Q235鋼材的0.65倍，伸長(zhǎng)率將近Q235鋼材的1.5倍。然后，本文共開(kāi)展了4個(gè)鋼板剪力墻試件的低周反復(fù)荷載試驗(yàn)，分別為:非加勁Q235鋼板剪力墻、加勁

4、Q235鋼板剪力墻、非加勁低屈服點(diǎn)鋼板剪力墻和加勁低屈服點(diǎn)鋼板剪力墻。試驗(yàn)揭示了鋼板剪力墻的受力過(guò)程、變形開(kāi)展和破壞機(jī)制，給出了滯回曲線、骨架曲線、耗能能力等一系列特性。試驗(yàn)結(jié)果表明:鋼板剪力墻均具有較高的抗側(cè)剛度和較好的延性;非加勁鋼板剪力墻的滯回曲線存在較明顯的捏縮效應(yīng)，而對(duì)角交叉加勁肋的設(shè)置有效減小了曲線的捏縮，加勁鋼板剪力墻具有更好的耗能能力;低屈服點(diǎn)鋼板剪力墻比Q235鋼板剪力墻具有更穩(wěn)定飽滿的滯回曲線，耗能效果更好;試驗(yàn)所得

5、滯回曲線存在一定的滑移及捏攏，分析原因認(rèn)為，這是加載裝置本身的偏心、梁柱銷軸連接處的空隙、螺栓的滑移以及鋼板剪力墻平面外偏轉(zhuǎn)等因素導(dǎo)致的。
　　 基于理論分析與試驗(yàn)研究成果的基礎(chǔ)上，本文運(yùn)用大型有限元程序ANSYS模擬了4個(gè)鋼板剪力墻試驗(yàn)試件的低周反復(fù)加載全過(guò)程，從滯回曲線、骨架曲線、延性、耗能能力等幾個(gè)方面對(duì)鋼板剪力墻的抗震性能進(jìn)行了較為全面的分析與研究，結(jié)果表明加勁低屈服點(diǎn)鋼板剪力墻兼有低屈服點(diǎn)鋼和加勁鋼板剪力墻的優(yōu)點(diǎn)，且具

6、有更好的延性性能和更優(yōu)的耗能能力。將本文的試驗(yàn)結(jié)果及其他學(xué)者的試驗(yàn)結(jié)果與相應(yīng)的有限元計(jì)算結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，結(jié)果表明有限元模型能夠準(zhǔn)確地模擬低屈服點(diǎn)鋼板墻的受力特性，進(jìn)一步驗(yàn)證了采用有限元模型模擬對(duì)低屈服點(diǎn)鋼板剪力墻進(jìn)行分析研究的可行性。
　　 通過(guò)有限元軟件對(duì)加勁低屈服點(diǎn)鋼板剪力墻的抗剪性能和滯回性能進(jìn)行了參數(shù)化分析，分別考察了加勁肋材質(zhì)、墻板高厚比、肋板剛度比、加勁肋寬厚比等參數(shù)對(duì)其抗剪性能和滯回性能的影響，得出并提煉了一批具有較