钢框架—网格密肋防屈曲钢板剪力墙试验研究与理论分析

摘要

针对非加劲钢板剪力墙面外变形较大的问题，本文提出了一种钢框架—网格密肋防屈曲钢板剪力墙抗侧力体系，它与非加劲钢板剪力墙的主要区别为：在内填板两侧设置网格密肋，有效地限制了内填板的面外变形；削弱了拉力带对周边框架产生的附加内力，从而降低对周边框架的锚固刚度要求；提高了结构的初始抗侧刚度和屈曲荷载；改善了滞回曲线的“捏缩”效应。网格密肋与内填板通过高强螺栓对穿连接，避免加劲肋焊接时造成的焊接缺陷，且便于施工现场拼接安装，它是一种理想的抗震结构体系，具有良好的应用前景。 本文采用试验研究、理论分析与数值模拟相结合的方法对钢框架—网格密肋防屈曲钢板剪力墙进行系统研究。主要研究内容和结论如下： （1）对一榀单跨两层钢框架—网格密肋防屈曲钢板剪力墙结构（缩尺比例1:3）进行了低周反复荷载试验研究。试验结果表明：该结构具有良好的抗侧承载力、抗侧刚度和稳定的耗能性能；结构的整体侧移曲线呈弯曲型，且网格密肋有效地防止了内填板发生整体屈曲，仅在区格内独自形成交叉拉力带。 （2）在试验研究的基础上，运用ABAQUS6.12对钢框架—网格密肋防屈曲钢板剪力墙进行数值模拟。在有限元建模过程中，采用连接属性HINGE来简化半刚性节点的非线性，通过绑定和接触约束来简化内填板与两侧网格密肋的相互关系。将有限元分析结果与试验结果对比，二者吻合较好，验证了有限元模型的精确性。 （3）为获得理想的防屈曲效果，对网格密肋板进行了大量的参数分析，并将有限元结果与屈曲理论对比分析，提出了满足内填板剪切屈服先于弹性屈曲发生的肋条刚度比、肋条间距限值要求。 （4）对一榀单跨三层足尺模型进行力学性能分析，结果表明该结构具有良好的抗侧承载力、抗侧性能和稳定的耗能性能，并根据数值模拟结果给出了不同防屈曲程度下抗侧承载力计算公式的适用范围。

目录

声明

1绪论

1.1研究的背景及意义

1.2研究历史及现状

1.3本文研究内容与方法

2钢框架—网格密肋防屈曲钢板剪力墙试验研究

2.1试验目的

2.2试件设计

2.3材性试验

2.4试验方案

2.5试验现象描述

2.6试验结果分析

2.7本章小结

3钢框架—网格密肋防屈曲钢板剪力墙数值分析

3.1试件有限元模型建立

3.2低周反复荷载作用下的有限元结果分析

3.3本章小结

4网格密肋板屈曲性能分析

4.1网格密肋板构造简介

4.2薄钢板受剪机理分析

4.3网格密肋设计理论

4.4网格密肋板分析模型及参数定义

4.5网格密肋板弹性剪切屈曲应力τcr分析

4.6本章小结

5钢框架—网格密肋防屈曲钢板剪力墙力学性能分析

5.1网格密肋防屈曲钢板剪力墙抗剪承载力理论值

5.2网格密肋防屈曲钢板剪力墙有限元足尺模型设计

5.3有限元足尺模型的力学性能分析

5.4本章小结

6结论与展望

6.1结论

6.2展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间的科研成果

附录：半刚性连接弯矩转角关系的确定