穿芯螺栓—端板节点方钢管混凝土框架—十字加劲薄钢板剪力墙的抗震性能研究

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薄钢板剪力墙主要依靠屈曲后强度为结构提供侧向承载力和刚度。该体系拥有较好的延性和优异的耗能能力,是一种抗震性能优良的新型抗侧力体系,具有良好的应用前景。设置十字加劲肋可以改善薄钢板墙的受力性能,减轻面外变形。方钢管混凝土柱作为钢板剪力墙的竖向边缘构件,可为钢板墙拉力带的充分开展提供有效保障,充分发挥二者的结构性能。穿芯螺栓-端板节点具有比传统钢管混凝土节点更好的力学性能与施工性能。本文采用试验与理论研究相结合的方法,对穿芯螺栓-端板节点方钢管混凝土框架-十字加劲薄钢板剪力墙的抗震性能进行研究。主要内容如下:(1)分别对2个不同梁柱节点形式的十字加劲薄钢板墙与1个非加劲薄钢板墙进行拟静力试验。得到了3个试件的破坏形态、荷载-位移滞回曲线、骨架曲线、特征荷载和位移等,分析了结构的破坏特征、延性、耗能能力、承载能力及刚度退化等力学性能。结果表明,方钢管混凝土框架-薄钢板剪力墙具有良好的抗震性能;十字加劲肋有效减小了薄钢板剪力墙的面外变形,提高了其承载力与耗能能力,但对整体刚度影响较小。穿芯螺栓-端板节点提高了结构的承载力与刚度。(2)利用有限元软件ABAQUS 6.10对3个试验试件进行数值模拟,数值分析结果与试验结果吻合较好,验证了模拟方法的有效性。基于数值分析结果,剖析了3个试件的应力、应变发展过程,明确了其受力机理和破坏机制。(3)针对目前钢板剪力墙结构数值模拟中,滞回曲线“捏缩”不明显的问题,深入分析了各因素对ABAQUS数值计算结果的影响。结果表明,软件引入静态稳定耗能有利于计算收敛,但会导致计算滞回曲线偏于饱满。对于薄钢板剪力墙结构,这种人工引入的能量不能忽略。对解决该问题提出了几点建议,可为后续相关数值研究和工程设计提供参考。
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