低屈服點鋼板剪力墻結(jié)構(gòu)抗震性能評估.pdf

1、低屈服點鋼材作為一種新型材料，具有優(yōu)越的伸長率和低屈強比，在鋼板剪力墻、阻尼器等消能減震結(jié)構(gòu)中得到了越來越多的應(yīng)用和發(fā)展。本文基于屈服強度為100MPa的鋼材，通過兩種不同的設(shè)計方法設(shè)計了6個低屈服點鋼板剪力墻結(jié)構(gòu)案例。采用有限元模擬和試驗相結(jié)合的方法對該結(jié)構(gòu)進行了多方面的研究。主要研究工作及成果如下：
　?。?）加工設(shè)計了3組低屈服點鋼材的試樣，對其主要力學(xué)性能進行了測試，得出了其本構(gòu)關(guān)系并與普通鋼材進行了對比。結(jié)果表明：低屈服

2、點鋼沒有顯著的屈服平臺，其伸長率是普通鋼材的2-3倍，擁有較低屈強比，并且具有后屈服階段顯著的應(yīng)變硬化性能。
　?。?）通過計算分析和有限元數(shù)值模擬設(shè)計了一榀單跨單層的低屈服點鋼板剪力墻試驗?zāi)Ｐ?，在結(jié)構(gòu)試驗室進行了水平低周循環(huán)往復(fù)加載試驗，分析了試驗構(gòu)件的抗側(cè)剛度、延性、極限承載力，耗能以及剪力墻板的變形和應(yīng)力分布等特點。結(jié)果表明：試件結(jié)構(gòu)整體的滯回曲線飽滿，延性和耗能能力出色；試件在屈服后位移加載到較大倍數(shù)的屈服位移時，結(jié)構(gòu)仍具

3、有很高的強度。
　?。?）采用壓剪機對一榀單層低屈服點鋼板剪力墻進行豎向加載，研究低屈服點鋼板剪力墻結(jié)構(gòu)在豎向荷載下的墻板變形等特點，作為低屈服點鋼板剪力墻結(jié)構(gòu)的探索性研究試驗。
　?。?）根據(jù)ANSYS有限元軟件利用全殼單元以及SAP2000非線性分層殼單元模擬了循環(huán)往復(fù)荷載作用下的低屈服點鋼板剪力墻試驗。通過對比試驗結(jié)果，驗證了有限元分析模型的正確性，為利用有限元數(shù)值分析研究低屈服點鋼板剪力墻體系的抗震評估提供依據(jù)。結(jié)果

4、表明：兩種有限元方法都能較好地模擬試件的整體性能曲線。
　?。?）根據(jù)我國《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》GB50011-2010和《高層民用建筑鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)范》JGJ99-98中規(guī)定的各構(gòu)件相關(guān)抗震要求，按照抗剪承載力設(shè)計了10層、15層、20層、25層的三跨低屈服點鋼板剪力墻模型；按照低屈服點鋼板剪力墻“屈曲前屈服”理論設(shè)計了10層、20層的三跨低屈服點鋼板剪力墻模型，并給出了低屈服點鋼板剪力墻結(jié)構(gòu)體系詳細(xì)的抗震設(shè)計過程。同時，對比了兩種

5、設(shè)計方法設(shè)計的結(jié)構(gòu)案例的構(gòu)件應(yīng)力比、水平地震力和傾覆力矩分配情況。結(jié)果表明：在水平地震力分配和傾覆力矩分配方面，“屈曲前屈服”理論設(shè)計的墻板更具有優(yōu)勢。
　?。?）利用增量動力分析（IDA）法對所設(shè)計的低屈服點鋼板剪力墻結(jié)構(gòu)體系的抗震性能進行了評估。利用SAP2000有限元分析軟件建立非線性分層殼單元模型，通過多條天然地震波和多條人工地震波數(shù)據(jù)對結(jié)構(gòu)模型進行了不同地震強度等級下的非線性動力時程分析，描述了結(jié)構(gòu)的破壞過程，評估了結(jié)構(gòu)

6、在小震、中震和大震作用下各自的抗震性能。結(jié)果表明：設(shè)計的結(jié)構(gòu)滿足規(guī)范要求，且符合雙重抗側(cè)體系“二道防線”的標(biāo)準(zhǔn)。
　?。?）根據(jù)《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》中的建議值并結(jié)合所設(shè)計案例的IDA分析結(jié)果和單層試驗現(xiàn)象給出了抗震性能水平量化指標(biāo)：NO：1/400，IO：1/200，LF：1/100，CP：1/63。并通過各案例的IDA曲線數(shù)據(jù)對每個案例進行了易損性和抗倒塌分析，結(jié)果表明：隨著地震荷載的增加，結(jié)構(gòu)逐步屈服并進入塑性狀態(tài)，利用其良好