全加劲带缝钢板剪力墙抗侧性能研究

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随着我国高层建筑结构的发展,钢板剪力墙得到越来越广泛的应用。利用激光在墙板上开设一系列竖缝,使钢板原来的剪切变形转换成弯曲变形为主,显著增强了钢板的延性及耗能能力。加劲肋可以显著增强墙板平面外抗弯刚度,从而减小墙板厚度,节约钢材,具有显著的经济效益。在高层建筑结构中风荷载和地震作用起控制作用,结构抗侧能力不足不仅会影响正常使用,严重时甚至会导致结构倒塌。针对高层建筑结构中急需解决的抗侧力体系问题,本文在分析了目前存在的各种钢板剪力墙优缺点的基础上,提出了一种具有加劲钢板剪力墙和带缝钢板剪力墙的共同优点的新型钢板剪力墙—全加劲带缝钢板剪力墙。本文利用有限元软件ANSYS 9.0研究了全加劲带缝钢板剪力墙的弹性、弹塑性、延性和反复荷载作用下的滞回性能,比较了加劲肋端部无约束和有约束时剪力墙的弹性、弹塑性及滞回性能的差别,系统地分析了剪力墙厚度t、缝间竖柱宽厚比b/t和高宽比h/b、剪力墙宽度B及加劲肋宽厚比对剪力墙抗侧性能的影响,探讨了弹性抗侧刚度和抗剪极限承载力的计算方法,提出了各尺寸参数合理的取值范围。研究表明:(1)全加劲带缝钢板剪力墙弹性极限承载力较高,具有良好的屈曲后强度、延性和耗能能力;(2)加劲肋能够有效约束剪力墙墙板的平面外变形,显著提高剪力墙的平面外抗弯刚度和耗能能力;(3)剪力墙各设计参数对其抗侧刚度、承载力、延性及耗能能力影响显著,合理的参数设计可以能在满足承载力要求的基础上减少用钢量。由于全加劲带缝钢板剪力墙具有很好的屈曲后强度,在反复荷载作用下滞回性能稳定,因此,本文认为对我国《高层民用建筑钢结构技术规程》(JGJ99-98)中不允许钢板剪力墙出现局部屈曲的规定过于保守,允许考虑剪力墙墙板的屈曲后强度更为合理和经济。本文利用有限元软件ANSYS对全加劲带缝钢板剪力墙进行了较为全面而深入的分析,得到了一些相关数据可供工程设计参考。最后,在总结本文工作的基础上中提出了尚待解决的问题。
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