考虑竖向荷载纵横加劲钢板剪力墙的设计方法研究

摘要

钢结构由于其自重轻、抗侧刚度和承载力高、耗能系数高、延性好,成为高层建筑中的首要选择。而通过在较薄的钢板上设置适当数量、一定刚度和特定形式的加劲肋,将薄板分成受力性能类似于厚板的小区格,以提高薄板的屈曲荷载,抑制板的屈曲,有着较好的应用前景。
　　《高层民用建筑钢结构技术规程》(JGJ99-98)规定钢板剪力墙不承担结构的竖向荷载。为了使工程实际与计算模型相符合,在施工上不得不在整体结构封顶以后再进行钢板剪力墙的固定安装,大大影响了工期。
　　所以本文对竖向荷载下的十字加劲钢板剪力墙进行了试验研究与数值模拟,以研究其力学性能。
　　首先对2榀十字加劲钢板剪力墙分别进行了竖向荷载下的静力推覆和滞回试验研究。分析了荷载侧移曲线、荷载面外位移曲线和荷载应力曲线等的变化,且重点考察了加劲肋在结构受力中的作用。试验结果表明:竖向荷载下,试件具有很高的抗侧刚度和极限承载力、良好的延性和耗能特性;剪力墙屈服之前,加劲肋能很好的起到加劲作用,进入塑性阶段后,竖向加劲肋先扭转变形,继而水平加劲肋部分屈曲变形,竖向加劲肋承受的荷载大于水平加劲肋;侧向加劲肋所受剪力较小,但与拉力带相连的侧向加劲肋端部更容易屈曲。然后,通过有限元分析,很好的模拟了试件的加载过程。
　　其次,运用有限元软件对槽钢加劲钢板剪力墙进行弹性屈曲分析。确定了水平加劲肋的最优刚度比,提出侧向加劲肋扭转刚度比等于为混合加劲钢板墙的门槛扭转刚度,修正了剪压荷载下的临界应力关系公式。
　　最后,对纵横开口加劲钢板剪力墙进行弹塑性分析,考察参数(板的宽高比和高厚比、两侧和中部加劲肋刚度、有竖向荷载下)对钢板墙的弹塑性性能的影响。

目录

中文摘要

英文摘要

第1章 绪论

1.1 背景和意义

1.2 钢板剪力墙体系的类型

1.3 国内外研究现状与发展趋势

1.4 本文的研究方法和内容

第2章 基本理论

2.1 引言

2.2 小挠度理论板的平衡方程

2.3 大挠度理论板的平衡方程

2.4 能量法

2.5 轴力和剪力作用下四边简支闭口肋加劲板屈曲临界应力

2.6 有限单元法

第3章 推覆试验研究和有限元模拟分析

3.1 试验方案

3.2 试验现象

3.3 试验结果分析

3.4 有限元分析

3.5 本章小结

第4章 滞回试验研究和有限元模拟分析

4.1试验方案

4.2 试验现象

4.3 试验结果数据分析

4.4 耗能性能

4.5 割线刚度退化曲线

4.7 应力应变曲线

4.8有限元分析

4.9 本章小结

第5章 纵横混合加劲钢板剪力墙弹性性能研究

5.1 引言

5.2 有限元模型介绍和验证

5.3 水平加劲肋抗弯刚度的选定

5.4 闭口加劲肋扭转刚度的作用

5.5 受边框扭转约束影响的剪力墙模型

5.6 剪切屈曲系数计算

5.7 压剪板临界屈曲条件研究

5.8 本章小结：

第6章 纵横加劲钢板剪力墙弹塑性性能分析

6.1 引言

6.2 有限元模型介绍

6.3 中部加劲肋对钢板墙弹塑性的影响

6.4 两侧加劲肋对钢板墙弹塑性的影响

6.5 钢板高厚比对钢板墙弹塑性的影响

6.6 钢板宽高比对钢板墙弹塑性的影响

6.7 竖向荷载对钢板墙弹塑性的影响

6.8 本章小结

结论与展望

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

致谢