【摘要】：兩邊連接開縫鋼板剪力墻僅與框架梁相連,避免了鋼板墻受力過程中對框架柱的不利影響;同時開縫改變了鋼板的受力性能,將鋼板的剪切變形轉(zhuǎn)變?yōu)楹哪芏蔚膹澢冃�。這種設(shè)計雖犧牲了部分承載力和剛度,但具有較好的耗能和延性,且可以通過調(diào)節(jié)耗能段的參數(shù)調(diào)整鋼板的承載力和剛度。本文針對兩邊連接開縫鋼板剪力墻耗能段材料利用率低、耗能段端部存在應(yīng)力集中、不合理的設(shè)計會使試件過早發(fā)生整體面外失穩(wěn)、耗能段在加載后期產(chǎn)生面外失穩(wěn)導(dǎo)致滯回曲線捏縮等問題,研究一種作為耗能器使用的新型雙向蝴蝶形鋼板剪力墻,并通過試驗和數(shù)值模擬分析了該鋼板剪力墻的抗震性能及相關(guān)參數(shù)對其性能的影響規(guī)律。論文主要進行了如下工作:1)進行了4榀足尺試件的低周循環(huán)荷載試驗,研究了不同構(gòu)造雙向蝴蝶形鋼板剪力墻的抗震性能,重點分析了各試件的滯回性能、承載力、延性、抗側(cè)剛度和耗能能力。試驗結(jié)果表明:新型雙向蝴蝶形鋼板剪力墻通過帶槽鋼約束的豎向蝴蝶板承擔(dān)大部分水平荷載,橫向蝴蝶桿主要耗散能量,實現(xiàn)了對鋼板墻作為耗能器的設(shè)計要求;各試件滯回曲線飽滿穩(wěn)定,耗能優(yōu)異,且具有較大的承載力與初始剛度;試驗后期因受傾覆彎矩作用,鋼板端部邊緣出現(xiàn)局部屈曲并擠壓槽鋼導(dǎo)致承載力下降,但試驗結(jié)束前未出現(xiàn)承載力大幅下降現(xiàn)象,因此試件具有良好的延性。2)采用有限元軟件Abaqus對3個試驗試件建立精細化非線性模型,與相應(yīng)試驗結(jié)果進行對比,分析其變形、滯回曲線和骨架曲線等。研究表明:數(shù)值模擬得到的滯回曲線雖略大于試驗結(jié)果,但滯回形狀基本一致,且數(shù)值模擬較準(zhǔn)確地追蹤了鋼板的應(yīng)力狀態(tài)、整體變形以及橫向蝴蝶桿的局部變形,因此,可以利用Abaqus對此類鋼板剪力墻進行數(shù)值分析。3)進行有限元參數(shù)模擬分析,著重研究豎向蝴蝶板和橫向蝴蝶桿參數(shù)對鋼板抗震性能的影響。結(jié)果表明:豎向蝴蝶板數(shù)量m和其蝴蝶形端部高度l與厚度t的比值β共同影響鋼板墻承載力,且增大m和β,鋼板承載力隨之增加;橫向蝴蝶桿行數(shù)n和其寬度b與厚度t的比值α對著鋼板墻的耗能能力具有顯著影響,且隨著橫向蝴蝶干數(shù)目增加,試件滯回曲線愈加飽滿,總耗能量也隨之提高,而當(dāng)其他參數(shù)一定僅增加寬厚比時,盡管相應(yīng)試件加載前期耗能性能優(yōu)異,但加載后期過大的面外變形卻制約其耗能能力。
【圖文】：

純對角拉力理論 。紀(jì) 50 年代末，Kuhn 等[22-23]假定不能忽略鋼板的剪切屈服承載在 純剪 和 對角拉力 作用，提出了 非完全對角拉力理論 。24]考慮到梁翼緣抗彎剛度較弱，認為其對腹板的影響可忽略不計的基礎(chǔ)上提出了 非完全對角拉力模型 ，并給出了薄腹板梁腹算方法。Skalound[25]、Porter[26]和 Calladine[27]等學(xué)者則考慮了翼中分別給出了相應(yīng)的理論公式。年， Takallahi[28]等人首次采用試驗手段研究加勁鋼板剪力墻的以及單層雙跨鋼板墻在循環(huán)荷載作用下的試驗。試驗結(jié)果間接強度，，同時在試驗中還可以發(fā)現(xiàn)，加勁鋼板墻不存在滯回曲線鋼板墻具備更好的滯回性能。年，Mimura 和 Akiyama[29]在假定鋼板剪力墻的承載力由角度為架節(jié)點提供的抗彎能力共同承擔(dān)的基礎(chǔ)上，提出了其承載力的試驗驗證了該簡化模型的準(zhǔn)確性，同時首次提出了如圖 1-4 所

Nateghi 和 Alavi[44]對 3 個設(shè)置了對角加勁肋和 1 個非加勁鋼板墻的 1:2 縮尺單跨鋼板剪力墻試件進行了擬靜力的循環(huán)加載試驗。試驗結(jié)果顯示：通過設(shè)置加勁肋使鋼板墻的屈曲波長降低了 1/2，具有較小的面外變形，同時其彈性屈曲剪應(yīng)力提高了 3 倍，鋼板墻的滯回性能得的改善。2014 年，Driver 和 Moghimi[45]基于性能的設(shè)計方法對開圓孔鋼板墻的適用性進行了新的研究，認為可以通過調(diào)節(jié)圓孔直徑和間距滿足不同的側(cè)向承載力要求。利用有限元軟件針對圓孔直徑和間距進行了參數(shù)分析，結(jié)果表明：1）開孔率越大，鋼板的抗側(cè)承載力越低，邊框架所受內(nèi)力也越大。2）鋼板性能受開圓孔形式的影響較大，當(dāng)稍微改變圓孔直徑和間距時，邊框架附加彎矩變化很明顯。同年，Eatherton 等[46]出于減小鋼板墻面外屈曲變形的目的，設(shè)計了如圖 1-5 所示的新型開環(huán)孔形鋼板墻。從圖中可以看出，通過切割使鋼板墻由多個環(huán)形組成，且每個環(huán)之間通過對角連接帶相連，這樣設(shè)計是為了使圓環(huán)在鋼板側(cè)移中變形為橢圓從而減小鋼板整體的面外屈曲變形。Eatherton 等還進行了一系列此類鋼板的試驗，試驗結(jié)果顯示，由于圓環(huán)獨特的變形特征，鋼板呈現(xiàn)出良好的抗震性能且同傳統(tǒng)的薄鋼板墻相比彈性剛度有所提高。
【學(xué)位授予單位】：蘇州科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TU398.2

【參考文獻】

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本文編號：2698423