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钢板剪力墙作为一种新型抗侧力体系在高层建筑结构中得到越来越广泛的应用。钢板剪力墙一般由墙板和边缘框架两部分组成。为增强非加劲钢板剪力墙在低周反复荷载作用下的延性与耗能能力,本文提出了一种新型的防屈曲低屈服点钢板剪力墙:采用钢管框作为墙板的约束外框,抑制墙板的面外变形,将钢管与墙板采用对拉螺栓连接,墙板材料采用低屈服点钢。
通过理论分析,给出非加劲Q235钢板剪力墙的抗剪承载力公式,并通过有限元计算归纳了非加劲低屈服点钢板剪力墙的抗剪承载力公式。研究了墙板初始几何缺陷、宽高比、高厚比对低屈服点钢板剪力墙抗剪性能的影响。以抗剪承载力为指标,通过有限元分析,确定了影响防屈曲低屈服点钢板剪力墙受力性能的两个重要参数:钢管的间距及钢管的抗弯刚度,并给出了建议公式。在此基础上,研究了新型防屈曲低屈服点钢板剪力墙的抗剪性能和滞回性能。结果表明,相对于非加劲低屈服点钢板剪力墙,本文所提出的新型防屈曲低屈服点钢板剪力墙具有更高的抗剪承载力和更好的耗能能力。
进行了新型防屈曲钢板剪力墙缩尺模型在低周反复荷载作用下的试验研究,墙板材料包括Q235钢材和低屈服点钢两种。试验结果表明,利用钢管框对钢板剪力墙的墙板进行约束,提高了钢板剪力墙的承载力、抗侧刚度以及滞回曲线的饱满程度。由于试验条件的原因,本次试验中试件的滞回曲线存在一定的捏缩现象,对此本文分析了造成这一现象的各种可能原因。
本文的研究表明,钢管框的约束减小了低屈服点钢板剪力墙承受水平荷载时墙板的面外变形,改善了其使用性能,提高了其抗剪承载力和耗能能力,本文提出的新型防屈曲低屈服点钢板剪力墙适合在地震区的高层和超高层钢结构建筑中使用。