利用开缝钢板剪力墙作为耗能元件的自复位结构体系研究

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带缝钢板剪力墙是钢板剪力墙的改进形式之一。通过开缝,整块的钢板被分割成一系列柱状板条。柱状板条类似受弯小柱一样工作,从而将墙板的变形由剪切转化为弯曲,以此来提高延性和耗能能力。竖缝的开设也可以灵活地调节墙板的刚度,来保证建筑物层间变形所需要。传统钢结构建筑物在地震中依靠梁柱的塑性变形来消耗地震能量,地震过后产生较大的残余变形而难以修复。建筑物在震后的“残余变形”已经成为衡量建筑结构性能的指标,也是抗震设计时需要考虑的重要因素。而具有自复位能力的新型建筑结构可以有效解决此问题。典型的自复位结构体系在循环荷载作用下的滞回曲线呈“双旗帜型”,当作用在自复位体系上的荷载为零时,结构的位移也为零,表明自复位结构在震后没有残余变形,具有复位能力。应用有限元分析软件ANSYS对利用开缝钢板剪力墙作为耗能元件的自复位结构体系进行模拟。通过改变结构中钢绞线的初始预拉力、钢绞线的面积、开缝钢板的厚度、钢板的外围尺寸宽度、开缝柱状部宽度和高度、开缝排数等参数来分析结构的刚度、承载能力、复位能力和耗能能力。模拟分析表明:合理的参数设计会使结构的塑性变形集中在开缝钢板区域;而梁柱钢绞线等主体构件保持弹性,可以重复使用;地震作用过后,只需更换钢板,便可对结构体系进行快速地修复。同时结构的抗震性能还基本保持不变。
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