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《西安建筑科技大学》 2008年
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斜加劲钢板剪力墙性能研究

曹春华  
【摘要】: 作为一种新型的抗侧力构件,钢板剪力墙以较高的侧向刚度和极限承载力、良好的位移延性和耗能能力等诸多优点引起各国学者的极大兴趣。非加劲薄钢墙在很小的荷载下即发生屈曲,在正常使用阶段有较大的面外变形;在屈曲后受力阶段,沿受拉对角线方向形成斜向拉力带,继续增加的荷载主要由拉力带承担。因边框构件刚度较大,钢板墙有很高的屈曲后强度和良好的塑性变形能力,其屈曲后阶段的力学性能对整体性能影响很大,故研究钢板墙的屈曲后性能十分重要。基于钢板墙的受力和变形特点,沿着拉力带的面外变形轨迹设置斜向加劲肋,能有效的阻止板的面外变形,提高钢板墙的初始刚度和承载力,这就形成了一种新型的钢板墙结构—斜加劲钢板剪力墙。 本文对刚接边框斜加劲钢板剪力墙进行了系统的理论与试验研究。研究目的在于深入、系统地揭示斜加劲钢板墙在单向荷载下的抗剪性能和反复荷载下的滞回性能,为斜加劲钢板墙的弹塑性设计提供参考依据。主要研究内容和成果如下: (1)对刚接边框薄钢板墙进行了循环拟静力试验研究,分析了钢板墙的侧向刚度、承载力、耗能性能和变形特性等指标。试验结果表明,斜加劲钢板墙有很高的侧向刚度和极限承载力,良好的塑性变形能力和耗能能力;斜加劲钢板墙消除了“零位移”附近的“负刚度”现象,滞回环饱满稳定,结构有很高的安全储备,是一种优良的抗侧力构件。 (2)用纯壳单元模型分析了非加劲和斜加劲钢板墙在单向荷载和循环荷载下的屈曲后性能,计算结果与试验结果吻合良好,为后续的分析研究做了必要的准备。进一步明确了薄板墙拉力带的作用机理和板框构件的协同工作性能,认为必须考虑拉力带对边框柱的削弱作用,在框架柱端部等危险区域应采取措施予以加强。 (3)用有限元方法对刚接边框斜加劲钢板墙的弹性屈曲性能作了较为系统的分析,研究了板高厚比、柱柔度、肋板刚度比、加劲肋高厚比和板高宽比等无量纲参数的影响。认为薄板墙与厚板墙有不同的弹性屈曲极限状态,应采取不同的加劲准则,取得了一定的研究成果,为斜加劲钢板墙的弹性设计提供了依据。 (4)对单层斜加劲钢板墙的屈曲后性能作了系统分析,研究了初始缺陷、板高厚比、柱柔度、肋板刚度比、板高宽比、加劲肋高厚比和轴压比等因素对钢板墙抗剪性能的影响。在此基础上,本文还研究了多层斜加劲钢板墙的屈曲后性能,考虑了倾覆弯矩对钢板墙抗剪性能的影响。分析结果表明,斜加劲钢板墙的柱柔度对其屈曲后性能影响很大,强边框柱截面由惯性矩控制,弱边框柱截面由截面面积控制。多层钢板墙受倾覆弯矩影响较大,建议采用受压性能较好的钢管混凝土作为多层钢板墙的边框柱。 (5)用有限元方法分析了斜加劲钢板墙在循环荷载下的抗震性能,考虑了板高厚比、肋板刚度比、柱柔度、高宽比、加劲肋高厚比和轴压比等因素影响。主要研究内容有:荷载—位移滞回曲线、耗能性能、板面外变形、边框柱轴力、边框柱弯矩和边框柱变形等,得到了一些有用的结论,为斜加劲钢板墙的抗震设计提供了参考依据。
【学位授予单位】:西安建筑科技大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2008
【分类号】:TU398.9

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【引证文献】
中国期刊全文数据库 前3条
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2 郭宏超;郝际平;;半刚接钢框架-斜加劲钢板剪力墙结构体系抗震性能试验研究[J];西安建筑科技大学学报(自然科学版);2011年05期
3 黄会荣;朱怡婕;郭家元;冯晓媛;;基于APDL的钢板剪力墙可靠性研究[J];应用力学学报;2012年02期
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1 郭丹;考虑竖向荷载的加劲钢板剪力墙设计技术研究[D];江苏科技大学;2011年
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【参考文献】
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【共引文献】
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7 王万祯;张丹丽;孙玉萍;张建军;;结构钢开孔板断裂试验的数值模拟[J];四川建筑科学研究;2008年02期
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6 罗开海;杨小卫;;竖向地震反应谱的研究与应用进展[A];第八届全国地震工程学术会议论文集(Ⅰ)[C];2010年
7 吴应雄;黄英;;汶川地震灾害引发建筑结构设计的思考[A];聚羧酸系高性能减水剂及其应用技术研讨会论文集[C];2008年
8 曹春华;郝际平;王迎春;李峰;;水平力作用下钢板剪力墙弹—塑性分析[A];中国钢结构协会第五次全国会员代表大会暨学术年会论文集[C];2007年
9 郭耀杰;陈焰周;;各种荷载作用下的薄板屈曲[A];钢结构工程研究(七)——中国钢结构协会结构稳定与疲劳分会2008年学术交流会论文集[C];2008年
10 蒋斌;吴双兰;朱召泉;;单层单跨无侧移刚架柱在主弯矩作用下的计算长度系数分析[A];钢结构工程研究⑧——中国钢协结构稳定与疲劳分会第12届(ASSF-2010)学术交流会暨教学研讨会论文集[C];2010年
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【同被引文献】
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10 魏德敏,温沛纲;新型钢板剪力墙钢框架结构的地震响应分析[J];地震工程与工程振动;2004年01期
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10 吴志坚;钢板剪力墙和组合剪力墙的抗剪静力性能[D];哈尔滨工业大学;2006年
【二级引证文献】
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1 于金光;郝际平;;腹板双角钢连接框架-非加劲薄钢板剪力墙抗震性能试验研究[J];地震工程与工程振动;2011年05期
2 王海东;张时如;周亮;曾裕林;;钢板剪力墙结构基本自振周期简化计算研究[J];地震工程与工程振动;2012年03期
3 于金光;郝际平;;半刚性连接钢框架-非加劲钢板剪力墙结构性能研究[J];土木工程学报;2012年08期
中国重要会议论文全文数据库 前1条
1 郝际平;于金光;王先铁;;基于等效模型的半刚接框架-钢板剪力墙结构滞回性能分析[A];'2011全国钢结构学术年会论文集[C];2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前5条
1 贾欢欢;钢框架—开洞钢板剪力墙静力和动力性能分析[D];东北石油大学;2012年
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【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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中国硕士学位论文全文数据库 前7条
1 杨韬;不同剪力墙力学模型的程序在高层建筑结构分析中的比较研究[D];四川大学;2003年
2 苏磊;带缝钢板剪力墙结构分析与试验研究[D];武汉理工大学;2004年
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1 曹春华;郝际平;王迎春;李峰;;钢板剪力墙简化模型研究[J];建筑钢结构进展;2009年01期
2 朱俊;陆道渊;黄良;徐麟;;天津津塔结构钢板剪力墙力学性能分析[J];建筑结构;2009年S1期
3 邵建华;顾强;申永康;;多层钢板剪力墙水平荷载作用下结构性能的有限元分析[J];工程力学;2008年06期
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5 戴森;朱冰冰;曹平周;;考虑腹板屈曲后强度时钢梁刚度计算[J];常州工学院学报;2005年S1期
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8 李然;郭兰慧;张素梅;;侧边加劲两边连接钢板剪力墙滞回性能分析[J];工业建筑;2011年07期
9 王迎春;郝际平;李峰;孙彤;;钢板剪力墙力学性能研究[J];西安建筑科技大学学报(自然科学版);2007年02期
10 李然;郭兰慧;张素梅;;钢板剪力墙滞回性能分析与简化模型[J];天津大学学报;2010年10期
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1 曹春华;郝际平;王迎春;李峰;;水平力作用下钢板剪力墙弹—塑性分析[A];中国钢结构协会第五次全国会员代表大会暨学术年会论文集[C];2007年
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2 通讯员 张琼;奋战17个月 华北第一高楼提前百日封顶[N];中华建筑报;2010年
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10 俞善进;节能降耗 数据说话[N];建筑时报;2008年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
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1 李慧;对角交叉加劲肋钢板剪力墙试验与理论研究[D];西安建筑科技大学;2008年
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3 杨飞颖;钢板深梁计算理论研究与滞回性能分析[D];长安大学;2008年
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5 马江萍;钢框架填充钢板深梁计算理论研究与滞回性能分析[D];长安大学;2009年
6 李戈;开洞钢板剪力墙的试验与理论研究[D];西安建筑科技大学;2008年
7 沈江元;中心钢板剪力墙支撑钢框架抗震性能的有限元分析[D];苏州科技学院;2009年
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9 周培辉;侧加劲大高宽比钢板剪力墙的力学性能研究[D];西安建筑科技大学;2012年
10 任万红;钢板剪力墙实用设计方法研究[D];江苏科技大学;2012年
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