侧加劲大高宽比钢板剪力墙的力学性能研究

摘要

大高宽比钢板剪力墙不需要占用整跨的开间布置,可以应用于需要开敞大空间或开设较多较大门窗洞口的建筑结构中。且钢板墙两侧不与框架柱相连,不会对柱子造成削弱的不利影响。本文重点研究了大高宽比钢板剪力墙的力学性能,利用有限元方法对两侧边自由、侧边加劲和设置横撑侧加劲大高宽比钢板剪力墙的承载力、初始刚度以及滞回性能进行分析,为大高宽比钢板墙的深入研究打下基础,并为其在工程中的应用和设计提供了依据。文章主要内容如下:
　　1.本文采用的有限元模型,梁柱为铰接连接,柱脚铰接,忽略了边框架的抗侧力贡献。对两侧边自由和设置不同刚度侧加劲构件的大高宽比钢板墙的初始刚度和承载力进行了研究,计算结果表明侧加劲构件使钢板剪力墙的初始刚度和承载力均有较大的提高,并随着侧加劲构件刚度的增大,承载力继续增大直至达到充分加劲为止。充分加劲侧加劲钢板墙具有较高的初始刚度和承载力,是一种良好的抗侧力体系。
　　2.通过对不同宽度、高度和厚度钢板墙进行分析计算,得到了充分加劲钢板墙极限承载力的计算方法。分析了不同参数对充分加劲刚度的影响,结果表明充分加劲刚度与板宽无关,与板厚成线性关系,与板高二次方成正比,归纳得出了充分加劲侧加劲构件的设计公式。
　　3.对设置横撑的侧加劲钢板墙进行了研究,得出横撑可以显著减小充分加劲侧加劲构件的截面尺寸,且对钢板墙的初始刚度有一定的提高作用,对承载力没有影响。通过计算得到了横撑作用下充分加劲侧加劲构件的设计公式,并给出了横撑的内力计算方法。
　　4.提出了侧加劲构件一端与横梁采用长圆孔连接的连接方法,该连接方式使侧加劲构件轴力不向下层累积,使侧加劲钢板墙传力明确,计算简便,有利于设计应用。长圆孔连接消除了侧加劲构件对结构的不利影响,明确了钢板墙对框架柱的附加轴力作用以及对框架梁的弯矩作用。
　　5.本文研究了大高宽比钢板墙的滞回性能,分析结果表明无加劲钢板墙滞回性能较差,设置侧加劲构件后耗能能力得到明显改善,横撑的支撑作用和横撑对钢板墙的防屈曲作用均能提高耗能能力。侧加劲钢板墙的抗震性能良好,适合应用于高烈度抗震地区。

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目录

1绪论

1.1 研究的目的及意义

1.2钢板剪力墙研究背景

1.3本文研究内容和方法

2基本理论

2.1大挠度理论板的平衡方程[56]

2.2非线性理论

2.3有限元法及ANSYS简介

2.5单元选取

2.6材料本构关系及模型介绍

3 大高宽比钢板剪力墙力学性能研究

3.1无加劲大高宽比钢板墙的性能

3.2侧加劲构件对钢板墙的影响

3.3侧加劲钢板墙刚度

3.4侧加劲构件与承载力的关系

3.5侧加劲构件受力情况

3.6横撑

3.7横撑侧加劲钢板墙承载力

3.8充分加劲设计公式

3.9横撑计算方法

3.10侧加劲钢板墙对框架的影响

3.11拉力带倾角计算公式

4大高宽比钢板墙滞回性能

4.1高宽比对滞回性能的影响

4.2高厚比对滞回性能的影响

4.3侧加劲刚度对滞回性能的影响

4.4横撑对滞回性能的影响

4.5横撑防屈曲作用对滞回性能的影响

5结论与展望

5.1结论

5.2展望

致谢

参考文献

附录