【摘要】：合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計可以為結(jié)構(gòu)抗震提供多道防線。有效利用結(jié)構(gòu)構(gòu)件優(yōu)勢避免劣勢至關(guān)重要,鋼板剪力墻以其優(yōu)越的耗能性能及良好的延性,應(yīng)用于抗震要求較高的高層及超高層結(jié)構(gòu)中。其設(shè)計核心為較大發(fā)揮鋼板屈曲后耗能優(yōu)勢,避免鋼板屈曲所形成的拉力帶對框架柱的影響,使鋼板發(fā)揮耗能作用,而框架保持線彈性工作。工程中,通過降低鋼板厚度、鋼板開孔等方法來減小鋼板拉力帶作用,保證框架不會在鋼板拉力帶作用下過早屈服。但是,降低鋼板厚度,又會導致結(jié)構(gòu)在地震作用下形成較大層間位移角,從而降低了結(jié)構(gòu)的抗震能力。所以,理解鋼板厚度對于結(jié)構(gòu)抗震性能和破壞機理的影響是其中的關(guān)鍵。本文建立一系列不同板厚工況進行分析,整理統(tǒng)一規(guī)律及不同現(xiàn)象。計算結(jié)果表明,不同板厚鋼板剪力墻在地震作用下具有共通性的受力演化特征,其失效會經(jīng)歷鋼板開始屈服,形成分散性面外屈曲,形成拉力帶,框架柱形成塑性鉸四個代表性時刻。鋼板在開始形成分散性面外屈曲時,滯回曲線便開始出現(xiàn)捏攏現(xiàn)象。通過對等效應(yīng)力的細致劃分以及不同工況對比,解釋了鋼板分散性屈服是滯回曲線產(chǎn)生捏攏現(xiàn)象的原因。結(jié)果同樣表明,框架柱所受鋼板反力在四個代表性時刻沿柱高分布特征不同,鋼板屈曲形成的拉壓不對稱的力使框架柱產(chǎn)生塑性鉸,造成結(jié)構(gòu)失效。在正確理解鋼板剪力墻真實受力、耗能機理及失效機理的基礎(chǔ)上,本文展開對不同板厚工況特殊現(xiàn)象分析。結(jié)果表明,雖然較薄鋼板會在較小層間位移下形成拉力帶耗散地震能量,但是,此時框架柱會在較小的層間剪力時就發(fā)生屈服。同時,雖然厚鋼板屈服需要更大的層間位移,但是鋼板屈服后,相同層間位移下,厚鋼板耗能更多,滯回曲線更為飽滿。隨著板厚的增加,當板厚增大到一定程度比如本文的SPSW4工況,框架柱頂端受到鋼板較大的壓力作用,在較小層間位移角下便形成塑性鉸,而此時鋼板還未形成面外屈曲拉力帶,并未有效發(fā)揮耗能作用。因此,尋求鋼板與柱子剛度之間的的優(yōu)化設(shè)計是充分發(fā)揮鋼板剪力墻結(jié)構(gòu)優(yōu)點的關(guān)鍵。
【學位授予單位】：燕山大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TU973.16
【圖文】：

（a）原始鋼板 （b）替代鋼板圖 1-1 等效拉桿模型模型中拉桿截面面積為ststntlhA( cos sin ) （1-1）拉桿傾角為)36011(21tan34IlhAhAltbcc （1-2）式中，t 為鋼板厚度；l，h 分別為內(nèi)嵌鋼板寬度和高度，stn 為等效拉桿數(shù)量， 為拉桿與柱中心軸的夾角，bA 和cA 分別為相連梁和柱的截面積，cI 為相連柱的抗彎剛度，但是該模型忽略了板屈曲前行為。簡化模型隨后被 Elgaaly[50]、Kulak[51]、Lubell[52]等驗證。Driver 等[53]對簡化分析模型進行了驗證，并采用簡化分

燕山大學工學碩士學位論文墻幾何模型（圖 2-2(h)）。表 2-1 5 種計算工況截面尺寸框架截面 高厚比 B H=250 mm 250 mm腹板 T1=7 mm翼緣 T2=11 mmλ=500 λ=350 λ=200 λ=100 ——

圖 2-3 應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系選取與特性觀察框架的細致應(yīng)力，并且使鋼板與框架結(jié)果在同一界效過程，本文選用殼 Shell 181 單元模擬框架與鋼板。在hell 181 單元采用平面應(yīng)力單元和板殼彎曲單元疊加展開分單元，其厚度在四個節(jié)點進行定義，本文中并未出現(xiàn)變節(jié)點定義厚度。根據(jù)要求，選擇六種厚度殼單元來描述，定義 Shell 181(1)-(6)厚度分別為 7 mm,11 mm,3.6 mm,5架梁、柱腹板與翼緣以及不同鋼板厚度。并賦予單元各自1(1)與 Shell 181(2)單元材料特性選擇 Q345 鋼材，Shell 18Q235 鋼材。積分進行求解，令 KEYOPT(3)=0，節(jié)約計算時間。選擇分析。5 積分點分布于頂、底層 2 個，其余 3 點在四等分

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本文編號：2801124