钢框架—防屈曲折板剪力墙抗侧性能研究

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折板剪力墙初始刚度大,能够较早达到极限承载力,其耗能能力较平板剪力墙强,但在面外屈曲发生后承载力出现一定程度的下降,因此需采用防屈曲措施限制其面外变形,基于以上几点,本文针对防屈曲折板剪力墙在性能和设计方面进行了系统的分析。本文首先以真实试验为原型,建立了相应的有限元模型,通过比较验证了后者的正确性。在此基础上进行了刚性框架-无加劲折板墙的单调静力加载有限元分析,并与相同厚度的无加劲平板剪力墙做了对比,发现折板墙较平板的初始刚度大,平板发生的是弹性屈曲,而折板发生的是弹塑性屈曲。面外屈曲对折板墙的抗侧性能影响很大,因此提出防屈曲折板剪力墙的抗侧力结构形式,并对其进行了单调静力加载和滞回性能的分析,结果显示防屈曲折板墙抗侧刚度大、耗能能力强,自身性能优越,且内填折板能够分担结构一部分竖向荷载,可有效降低P–Delta效应对边框架的不利影响,对周边框架有一定的支援作用,可提高整个抗侧力体系的延性。在已知防屈曲折板剪力墙受力机理的基础上,提出了刚性框架-防屈曲折板剪力墙的协同工作模型,将剪力墙与外框架分为两个子结构,同时考虑二者的弯曲与剪切变形,推导了弹性状态下结构受顶部集中侧向荷载时的抗侧刚度、剪力分配及侧向变形的微分方程。在此基础上,对防屈曲折板剪力墙进行了弹塑性分析,并提出了一种简化的恢复力模型计算方法,与文中有限元结果对比具有良好的精度,并大大减少了计算时间。本文进而对混凝土盖板厚度、配筋与螺栓排布的设计方法进行了简单探讨,研究了三者之间的相互影响。文中按无梁楼盖的设计方法进行了几种不同螺栓排布方式的防屈曲构造设计,结合有限元模型进行了验证,证明按该设计方法设计出的钢筋混凝土盖板防屈曲效果较为理想。将刚性框架替换为半刚性框架,进行了半刚性钢框架-防屈曲剪力墙的单调静力加载和滞回性能研究。研究表明,半刚性对该体系的性能影响不大,主要体现为内填板屈服后的刚度减小。用刚性框架推导出的弹性设计方法与简化恢复力模型的计算方法对半刚性-防屈曲剪力墙同样适用,只需将其中的刚性框架计算方法替换为半刚性即可。本文初步研究了防屈曲折板剪力墙与刚性、半刚性框架相结合的抗侧性能及设计方法,为防屈曲墙的深入研究打下基础,同时为设计应用提供一定的参考。
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