基于螺钉连接双层压型钢板剪力墙抗震性能研究

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钢板剪力墙是一种良好的抵抗地震作用的结构形式,现已经被广泛的应用到高层以及超高层中,与框架结构一起应用组成框架-钢板剪力墙结构,充分发挥钢结构的良好抗震性能。而压型钢板剪力墙是近些年来在已有平钢板墙的基础上提出来一种新的结构形式。压型钢板剪力墙具有较高的承载力及抗震性能,所以具有一定必要性对此类钢板墙进行研究。文中通过分析现有与钢板剪力墙有关的成果,并继续对压型钢板剪力墙进行抗震性能方面的研究。采用数值计算的方法对螺钉连接双层压型钢板剪力墙的抗震性能进行研究,此种钢板剪力墙的组成方式为将两块压型钢板拼接在一起,在接触最近的部分使用自攻螺钉进行连接。首先,选用有限元分析软件ABAQUS对已有的钢板剪力墙试验进行建模计算,与试验的结果进行对比,验证了所建模型的有效性,与试验所得的结果较吻合,可以进行计算。其次,对螺钉连接双层压型钢板剪力墙进行非线性拟静力分析。此部分建立了三种钢板剪力墙的模型,即压型钢板的放置方向分为竖向放置和横向放置,以及平钢板剪力墙。高度取为3m,跨高比分别取为2.0、1.5、1.0,共计建立7个计算模型。施加循环往复荷载,分别对三种钢板剪力墙的滞回性能、骨架曲线、耗能性能以及刚度退化等进行分析。得到如下结论:双层压型钢板剪力墙在承载力、耗能性能及刚度退化方面均好于平钢板剪力墙的相关性能,而两种压型钢板剪力墙的放置方向不同抗震性能略有差异,竖向放置压型钢板剪力墙抗震性能略好于横向放置时的抗震性能。随着跨高比的增加抗震性能呈现出逐渐增加的趋势。最后,对螺钉连接双层压型钢板剪力墙进行时程分析。在前部分三种钢板剪力墙的基础上建立了单跨10层与15层的分析模型,跨高比取为1.5和1.0。在设防烈度为8度(0.2g)的条件下,选取3条地震波(两条自然波和一条人工波),地震作用分别选为多遇地震和罕遇地震。将所选择的地震波分别作用于分析模型,对基底剪力、层间位移、各层位移最大值及顶点加速度等进行分析。得到如下结论:压型钢板的基底剪力较平钢板大,相应高出约30%~40%左右,而层间位移与顶点加速度较平钢板剪力墙小;压型钢板随着放置方向不同,竖向放置压型钢板剪力墙的层间位移与顶点加速度略小于横向放置时的相应性能。跨高比较大时基底剪力偏大,而其他分析参数偏小。所以研究的结果表明:螺钉连接双层压型钢板剪力墙的整体抗震性能较平钢板剪力墙的抗震性能好。
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