【摘要】：鋼板剪力墻具有承載力高、延性優(yōu)異、滯回性能穩(wěn)定、施工便捷等優(yōu)點,通常用于高層和超高層建筑中。采用方鋼管混凝土柱作為鋼板剪力墻的豎向邊緣構件,可將鋼管混凝土與鋼板剪力墻的優(yōu)勢結合,充分發(fā)揮二者的結構性能。鋼板剪力墻常需為門窗、設備管道等開設洞口,滿足建筑功能的需求。開設洞口對鋼板剪力墻結構的抗震性能和破壞機制均會產(chǎn)生一定的影響。本文采用試驗研究與理論研究相結合的方法,對中部開洞、單側開洞和兩側開洞三種方鋼管混凝土邊框-開洞鋼板剪力墻的抗震機理進行了研究。主要成果如下：(1)分別進行了中部開洞、單側開洞及兩側開洞三種開洞形式的方鋼管混凝土框架-開洞鋼板剪力墻結構的低周往復荷載試驗,作為比較,還進行了一個方鋼管混凝土框架-未開洞薄鋼板剪力墻結構的低周往復荷載試驗,研究了開洞鋼板剪力墻和未開洞薄鋼板剪力墻結構的抗震性能。結果表明,試驗試件具有良好的剛度、承載力和延性。開洞鋼板剪力墻與未開洞薄鋼板剪力墻均能夠充分發(fā)揮鋼板剪力墻的屈曲后強度。開洞鋼板剪力墻與未開洞薄鋼板剪力墻的滯回曲線呈反S型,滯回性能穩(wěn)定,延性較好。試驗試件具有理想的破壞模式,在循環(huán)荷載作用下,鋼板剪力墻角部、中部先發(fā)生撕裂,隨后由于柱腳形成塑性鉸導致試件破壞。表明方鋼管混凝土框架-開洞鋼板剪力墻結構是一種良好的雙重抗側力體系。(2)采用ABAQUS6.10有限元分析軟件對試驗模型進行有限元建模,通過有限元結果與試驗結果的對比,驗證了模型的正確性。利用有限元軟件對開洞鋼板剪力墻的滯回性能、應力、變形發(fā)展及破壞機制進行了研究。結果表明,增大鋼板剪力墻的寬高比或減小寬厚比,均可提高結構的初始剛度、承載力和耗能能力。軸壓比對鋼板剪力墻結構的初始剛度影響較小,增大軸壓比將降低結構的承載力和耗能能力。鋼板剪力墻的開洞率越大,結構的承載力越低,隨著開洞率的增大,中部開洞鋼板剪力墻的耗能能力降低,側邊開洞鋼板剪力墻的耗能能力提高。洞口高度比對中部開洞鋼板剪力墻的初始剛度和耗能能力影響較小,增大洞口高度比將降低結構的水平承載力。(3)基于軸力和鋼板剪力墻拉力場作用下豎向邊緣構件的撓度微分方程,得到了考慮豎向邊緣構件變形影響的鋼板剪力墻承載力公式。計算結果表明,豎向邊緣構件抗彎剛度對鋼板剪力墻性能影響較大,軸力對鋼板剪力墻性能影響很小。在工程應用中可忽略豎向邊緣構件的軸力對鋼板剪力墻承載能力的影響。國內外的研究成果中尚未提出充分發(fā)揮拉力場作用所需的鋼管混凝土豎向邊緣構件的剛度限值計算公式,根據(jù)豎向邊緣構件柔度系數(shù)對鋼板剪力墻承載力的影響,提出了方鋼管混凝土柱作為開洞鋼板剪力墻豎向邊緣構件時的剛度限值。方鋼管混凝土豎向邊緣構件滿足該公式要求時,開洞鋼板剪力墻的抗震性能可得到充分發(fā)揮,減小P-δ效應對豎向邊緣構件的不利影響,避免豎向邊緣構件中部形成塑性鉸。(4)為確保鋼板剪力墻屈曲后性能的充分發(fā)揮,開洞鋼板剪力墻的洞口邊緣應設置加勁肋。對三種不同開洞形式鋼板剪力墻的彈性屈曲性能、抗剪性能和滯回性能進行了數(shù)值分析。當寬度較大或高度較小時,較小的加勁肋剛度即可顯著提高鋼板剪力墻的屈曲荷載。在不同鋼板厚度條件下,加勁肋剛度對屈曲荷載的影響呈相同的趨勢。設置加勁肋可提高鋼板剪力墻的剛度、承載力和滯回性能。加勁肋達到一定的剛度后,對鋼板剪力墻性能的提高作用減弱。利用本文加勁肋內力計算公式可進行洞口加勁肋承載力驗算,計算結果偏安全。
【圖文】：

邐西安建筑科技大學博古學位論文邐逡逑１緒論逡逑１．１研究背景及意義逡逑水平荷載作用下，結構頂點的水平位移與結構氋度的四次方呈比例增加，送逡逑就要求氋層建筑需要較大的側向剛度，，使水平荷載作用下的層間位移在規(guī)范規(guī)定逡逑的范圍之內。為實現(xiàn)這一目標，高層建筑結構體系出現(xiàn)了剪力墻結構、框架－剪為逡逑墻結構、框架－核屯、筒結構和筒中筒結構等。其中，框架－剪力墻結構在已建成的逡逑高層建筑中應用較為廣泛，框架－剪力墻結構中的框架可Ｗ為泥凝±框架、鋼結構逡逑框架、鋼管混凝王框架、型鋼}U凝止框架等，剪力墻可Ｗ為混凝止剪力墻、鋼板逡逑組。１．１工－。逡逑

邐西安建筑科技大學博古學位論文邐逡逑后強度可Ｗ顯著降低用鋼量，提氋其經(jīng)濟效益。然而，欲充分發(fā)揮薄鋼板墻的屈逡逑曲后性能，薄鋼板墻的邊框必須具有足夠的強度和即度，承擔薄鋼板墻屈曲后逡逑拉力場產(chǎn)生的巨大橫向拉力，為其提供有效的邊界約束［ｗ］。逡逑
【學位授予單位】：西安建筑科技大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：TU398.9

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