竖向荷载对钢板剪力墙性能的影响及钢板剪力墙边缘构件受力性能研究

摘要

钢板剪力墙结构具有较高的承载能力、较大的初始抗侧刚度、良好的延性以及稳定的滞回性能，在高层和超高层建筑中得到了广泛的应用。钢板剪力墙一般设计为只承担水平方向的剪力，尽量避免承担竖向荷载。但实际上，钢板剪力墙不可避免地会承受一定程度的竖向荷载，从而影响其性能的发挥。因此，本文采用数值模拟和理论分析相结合的方法，分析了竖向荷载对钢板剪力墙性能的影响，基于钢板剪力墙理想的破坏机制对钢板剪力墙边缘构件受力性能进行了研究。主要内容包括： （1）对承受竖向荷载作用的钢板剪力墙模型进行参数分析。结果表明，钢板剪力墙中竖向荷载的存在会降低钢板剪力墙的承载能力和初始刚度，竖向荷载越大，降低效果越明显。竖向荷载对框架-钢板剪力墙滞回曲线变化趋势影响很小，但会降低框架-钢板剪力墙的水平承载能力和耗能能力，竖向荷载越大，水平承载能力和耗能能力降低程度越大，钢板剪力墙面外变形越大。 （2）对足尺单跨单层钢板剪力墙模型进行参数分析，研究了不同钢板剪力墙整体轴压比时，钢板剪力墙压应力水平的变化，通过数值拟合方法得到了钢板剪力墙承载能力折减系数与钢板剪力墙压应力水平之间的关系式。 （3）非加劲钢板剪力墙在剪力和竖向压力共同作用时，在较小的水平荷载作用下即发生屈曲，对竖向槽钢加劲钢板剪力墙在剪力、非均匀压力共同作用时进行参数分析，拟合得到了各种情况下加劲肋阈值刚度公式。 （4）基于钢板剪力墙理想破坏机制，考虑轴力、剪力共同作用时水平边缘构件中性轴偏离截面对称轴，研究了轴力、剪力共同作用时水平边缘构件塑性弯矩折减，提出了水平边缘构件塑性弯矩折减公式，并对边缘构件内力计算方法进行研究。结果表明，采用水平边缘构件塑性弯矩折减公式设计的梁尺寸较小，且结构发生理想的破坏形态，具有良好的经济性。

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