非加劲低屈服点钢板剪力墙结构受力行为研究

摘要

低屈服点钢板剪力墙结构是一种高延性、高耗能结构体系，能够满足高层及超高层建筑的发展需要，实现“高性能结构形式与高性能材料相结合，承重构件和耗能元件相结合”的设计理念，为高层及超高层建筑结构延性抗震提供很好的解决方案。但目前国内外对低屈服点钢板剪力墙结构的试验研究和理论研究较少，没有形成完整的理论分析体系，缺少相应设计方法。本文从低屈服点钢材的材料性能出发，采用试验研究和数值模拟相结合的方法，对非加劲低屈服点钢板剪力墙结构受力行为进行系统研究，开展边缘框架作用分析，确定了边缘框架柱柔度系数限值及内嵌钢板承担的剪力比例，并给出设计建议。本文的工作主要包含以下几个方面:
　　(1)完成35个低屈服点钢材LYP100和LYP160试件在单调和12种循环加载制度下的材性试验，标定了低屈服点钢材的混合强化参数并进行验证，得到两种钢材的循环本构关系，为后续研究低屈服点钢板剪力墙整体结构的受力行为提供基础数据（第2章）。
　　(2)采用通用有限元软件ABAQUS，建立低屈服点薄钢板剪力墙结构的非线性数值分析模型，采用上述低屈服点钢材循环本构模型，对国内外典型低屈服点薄钢板剪力墙试验进行了数值模拟，验证了数值分析手段的准确性和适用性（第3童）。
　　(3)采用数值方法对低屈服点钢板剪力墙结构的抗侧性能影响因素进行参数化分析（包括宽高比、高厚比和边缘框架柱的柔度系数，共计360个模型），重点关注边缘框架对承载性能的贡献。从内嵌钢板拉力带发展程度及承载性能两个方面获取非加劲低屈服点钢板剪力墙结构边缘框架柱柔度系数限值，并分析了结构的承载效率，给出柱柔度系数最优建议值，为低屈服点钢板剪力墙结构的边缘框架柱设计提供重要依据（第4章）。
　　(4)基于低屈服点钢板剪力墙结构抗侧性能影响因素的参数化分析结果，分析低屈服点钢板剪力墙结构的受力全过程，得出不同受力阶段内嵌钢板与边缘框架之间的刚度、剪力分配规律，确定内嵌钢板与边缘框架之间的剪力分配关系，进而量化边缘框架柱对承载力的贡献，为低屈服点钢板剪力墙内嵌钢板及边缘框架的优化设计提供必要条件（第5章）。

目录

声明

致谢

摘要

1．1 研究背景及意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 低屈服点钢板剪力墙研究现状

1．2．2 钢板剪力墙内嵌钢板与边缘框架相互作用研究现状

1．2．3 钢板剪力墙内嵌钢板承担剪力比例研究现状

1．3 国内外设计规范比较分析

1．3．1 设计原则

1．3．2 美国、加拿大和中国钢板剪力墙设计规范对比

1．4 研究中存在的问题

1．5 本文主要研究内容

2 循环荷载作用下低屈服点钢材本构关系试验及模型研究

2．1 试验概况

2．2 试验结果

2．2．1 单调加载

2．2．2 循环加载

2．3 循环骨架曲线

2．4 耗能能力

2．5 破坏特征

2．6 循环本构模型

2．6．1 参数标定方法

2．6．2 循环本构关系验证

2．7 不同钢材本构关系对比分析

2．7．1 单调受力性能对比分析

2．7．2 循环强化行为对比分析

2．7．3 耗能能力对比分析

2．8 本章小结

3 低屈服点薄钢板剪力墙结构数值模型研究

3．1 有限元计算模型

3．1．1 有限元模型的建立

3．1．2 材料本构选取

3．2 普通钢板剪力墙结构试验验证

3．2．1 文献[67]试验

3．2．2 文献[68]试验

3．3 低屈服点钢板剪力墙结构试验验证

3．3．1 文献[22]试验

3．3．2 文献[28]试验

3．4 本章小结

4 低屈服点钢板剪力墙结构边缘框架作用研究

4．1 有限元模型参数选取

4．1．1 分析模型尺寸

4．1．2 分析模型介绍

4．1．3 材料本构模型选取

4．2 LYP100低屈服点钢板剪力墙结构边缘框架柱柔度系数限值

4．2．1 应力增量法

4．2．2 承载力判别法

4．2．3 柔度系数限值

4．2．4 承载效率

4．3 LYP160低屈服点钢板剪力墙结构边缘框架柱柔度系数限值

4．3．1 应力增量法

4．3．2 承载力判别法

4．3．3 柔度系数限值

4．3．4 承载效率

4．4 两种低屈服点钢板剪力墙结构边缘框架柱柔度系数限值对比

4．5 本章小结

5 低屈服点钢板剪力墙结构内嵌钢板剪力分配研究

5．1 分析模型说明

5．2 低屈服点钢板剪力墙结构受力全过程分析

5．2．1 破坏过程分析

5．2．2 抗侧刚度分析

5．3 低屈服点内嵌钢板剪力分配系数

5．3．1 剪力分配系数影响因素分析

5．3．2 剪力分配系数取值规律

5．4 本章小结

6．1 总结

6．2 展望

参考文献

作者简历及攻读硕士学位期间取得的研究成果

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