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高效装配钢框架-开缝钢板剪力墙结构性能分析

张艳霞 张爱林 侯兆新 庞占洋

张艳霞, 张爱林, 侯兆新, 庞占洋. 高效装配钢框架-开缝钢板剪力墙结构性能分析[J]. 钢结构(中英文), 2021, 36(1): 13-33. doi: 10.13206/j.gjgSE20061101
引用本文: 张艳霞, 张爱林, 侯兆新, 庞占洋. 高效装配钢框架-开缝钢板剪力墙结构性能分析[J]. 钢结构(中英文), 2021, 36(1): 13-33. doi: 10.13206/j.gjgSE20061101
Yanxia Zhang, Ailin Zhang, Zhaoxin Hou, Zhanyang Pang. Performance Analysis of High-Efficient Prefabricated Steel Frame with Slit Steel Plate Shear Wall[J]. STEEL CONSTRUCTION(Chinese & English), 2021, 36(1): 13-33. doi: 10.13206/j.gjgSE20061101
Citation: Yanxia Zhang, Ailin Zhang, Zhaoxin Hou, Zhanyang Pang. Performance Analysis of High-Efficient Prefabricated Steel Frame with Slit Steel Plate Shear Wall[J]. STEEL CONSTRUCTION(Chinese & English), 2021, 36(1): 13-33. doi: 10.13206/j.gjgSE20061101

高效装配钢框架-开缝钢板剪力墙结构性能分析

doi: 10.13206/j.gjgSE20061101
基金项目: 

“十三五”国家重点研发计划项目(2017YFC0703806);国家自然科学基金面上项目(51778036);北京建筑大学北京未来城市设计高精尖创新中心项目(UDC2019033124);住房和城乡建设部科学技术计划项目(2017-K9-033)。

详细信息
    作者简介:

    张艳霞,女,1970年出生,教授,工学博士,博士生导师。Email:zhangyanxia@bucea.edu.cn

Performance Analysis of High-Efficient Prefabricated Steel Frame with Slit Steel Plate Shear Wall

Funds: 

The research herein is sponsored by “National Key Basic Research and Development Program of China (2017YFC0703806)” and “National Natural Science Foundation of China (51778036)” and “Beijing Advanced Innovation Center for Future Urban Design, Beijing University of Civil Engineering and Architecture (UDC2019033124)”and “Science and Technology Program of the Ministry of Housing and Urban-Rural Development (2017-K9-033)”.

  • 摘要: 近年来,地震灾害频发,传统钢结构建筑震后残余变形大,修复困难,而自复位结构实现了震中微损、震后无需修复或稍加修复即可继续使用的抗震目标,受到国内外学者的广泛关注。近年提出的基于预应力技术和螺栓连接的新型高效装配自复位钢框架结构体系,在与传统自复位钢结构体系相近功能的前提下实现了无需高空张拉、施工周期短的高效装配目标。在此基础上,提出高效装配钢框架-开缝钢板剪力墙结构并完成了结构拟静力试验研究。该结构主要由高效装配钢框架和开缝钢板剪力墙两部分组成,通过高强螺栓进行连接以实现高效装配,其中高效装配钢框架由钢柱和预应力钢梁组成,两者通过钢绞线和高强度螺栓进行连接。
    利用ABAQUS有限元软件对高效装配钢框架-开缝钢板剪力墙结构试验进行数值模拟。高效装配钢框架结构中的钢柱、预应力钢梁以及钢板剪力墙等主体构件均采用C3D8R八结点六面体线性单元,预应力钢绞线采用T3D3三维三结点桁架单元,计算模型时考虑几何非线性和材料非线性的影响,数值模拟采用与试验一致的位移加载制度。试验与数值模拟在结构弹塑性层间位移角限值1/50时结束。
    将数值模拟与试验结果进行对比分析,验证有限元分析方法的可靠性。同时将高效装配钢框架-开缝钢板剪力墙结构与没有设置开缝钢板剪力墙的高效装配钢框架性能进行对比,分析了两者的滞回曲线与耗能性能、刚度、自复位能力以及等效塑性应变,进一步研究高效装配钢框架-开缝钢板剪力墙结构的抗震性能和开缝钢板剪力墙的作用。
    结果表明:数值模拟得到的滞回曲线、框架开口宽度等结果与试验结果吻合较好,能很好地模拟出节点开口闭合机制效果;高效装配钢框架-开缝钢板剪力墙结构具有良好的开口闭合机制和自复位能力,初始刚度高,耗能能力良好,侧向承载力较高;高效装配钢框架-开缝钢板剪力墙结构残余开口较小,试验过程中的最大索力远小于钢绞线屈服索力,高效装配钢框架除了柱脚处有轻微塑性,整体框架基本保持弹性状态,为结构承受更大地震作用提供良好基础。通过对高效装配钢框架-开缝钢板剪力墙结构与没有设置开缝钢板剪力墙的高效装配钢框架数值模拟结果进行对比分析可以看出,开缝钢板剪力墙可以有效提高结构的刚度和耗能能力,开缝钢板剪力墙屈曲耗能,很好地保护框架主体结构,从而在震后能够通过更换开缝钢板剪力墙快速恢复主体结构功能。
  • Garlock M,Ricles J,Sause R,et al. Post-tensioned seismic resistant connections for steel frames[C]//Structural Stability Research Council Conference Workshop. Rolla Missouri:Structural Stability Research Council,1998.
    Ricles J M,Sause R,Peng S W,et al. Experimental evaluation of earthquake resistant post-tensioned steel connections[J]. Journal of Structural Engineering,2002,128(7):850-859.
    Garlock M,Ricles J,Sause R. Experimental studies on full-scale post-tensioned steel connections[J]. Journal of Structural Engineering,2005,131(3):438-448.
    Clayton P M, Tsai C Y, Berman J W, et al. Comparison of web plate numerical models for self-centering steel plate shear walls[J]. Earthquake Engng Struct. Dyn., 2015, 44:2093-2110.
    Alavi E,Nateghi F. Experimental study on diagonally stiffened steel plate shear walls with central perforation[J].Journal of Constructional Steel Research, 2013, 89(5):9-20.
    曹春华,郝际平,王迎春,等.开缝薄钢板剪力墙低周反复荷载试验研究[J].西安建筑科技大学学报(自然科学版),2008(1):46-52.
    陈麟,罗小奇,吴珊瑚,等.自复位两边连接钢板剪力墙工作性能分析[J].钢结构,2017,32(3):7-12.
    罗小奇,陈麟,吴珊瑚.自复位钢板剪力墙结构性能分析[J].建筑钢结构进展,2018,20(1):23-31.
    吴笑. 单个蝴蝶形钢板剪力墙-自复位钢框架结构体系的试验研究[D].苏州:苏州科技大学,2018.
    于金光,党晨,刘俊杰,等.钢板剪力墙等代模型动力性能的适用性研究[J].钢结构(中英文),2019,34(12):52-57.
    张艳霞.可恢复功能的拉索预应力装配式钢框架抗震性能研究[D].北京:北京工业大学,2015.
    张爱林,张艳霞,刘学春.震后可恢复功能的预应力钢结构体系研究展望[J].北京工业大学学报,2013,39(4):507-515.
    张艳霞,叶吉健,赵微,等.自复位平面钢框架推覆分析[J].地震研究,2014,37(3):475-483.
    张艳霞,张爱林,孙文龙.震后可恢复功能的钢框架预应力梁柱节点性能研究[J].工业建筑,2014,44(11):160-167

    ,18.
    Zhang A L,Zhang Y X,Li R,et al. Cyclic behavior of a prefabricated self-centering beam-column connection with a bolted web friction device[J]. Engineering Structures,2016,111:185-198.
    张爱林,张艳霞,赵微,等.可恢复功能的装配式预应力钢框架拟动力试验研究[J].振动与冲击,2016,35(5):207-215.
    曹金凤,石亦平. ABAQUS有限元分析常见问题解答[M]. 北京:机械工业出版社,2010.
    张艳霞,费晨超,宁广,等.半刚接自复位装配式钢框架拟动力试验模拟分析[J].钢结构,2016,31(9):16-19

    ,54.
    ATC. Quantification of building seismic performance factors:ATC-63[R]. Washington D C:Applied Technology Council, 2008.
    中华人民共和国住房和城乡建设部. 建筑抗震设计规范:GB 50011-2010[S]. 北京:中国建筑工业出版社,2016.
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出版历程
  • 收稿日期:  2020-06-11
  • 网络出版日期:  2021-04-30

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