【摘 要】
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钢板剪力墙结构是一种优异的抵抗地震作用抗侧力结构体系。单层和单跨钢板剪力墙结构是理解内嵌钢板耗能和失效机理的基础。多层多跨钢板剪力墙失效过程与钢板屈服耗能特征更加复杂,涉及的不再是单个钢板,而是不同部位钢板屈曲、屈服耗能的发展,是框架柱和钢板组成结构的整体耗能及其作用的发挥问题。为理解其规律和主体构件柱的受力失效特征,本文对多层多跨钢板剪力墙结构在水平往复荷载作用下的失效过程进行了详细计算分析。选
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钢板剪力墙结构是一种优异的抵抗地震作用抗侧力结构体系。单层和单跨钢板剪力墙结构是理解内嵌钢板耗能和失效机理的基础。多层多跨钢板剪力墙失效过程与钢板屈服耗能特征更加复杂,涉及的不再是单个钢板,而是不同部位钢板屈曲、屈服耗能的发展,是框架柱和钢板组成结构的整体耗能及其作用的发挥问题。为理解其规律和主体构件柱的受力失效特征,本文对多层多跨钢板剪力墙结构在水平往复荷载作用下的失效过程进行了详细计算分析。选取了60种不同板厚、层数以及跨数的钢板剪力墙结构,并对其进行了弹性屈曲分析。研究结果发现,钢板剪力墙结构的初始屈曲应力会随着钢板高厚比的增大而减小,随着结构层数的增大而减小,但会随着结构跨数的增加而增大。因此,在实际工程应优化高厚比、层数和跨数设计。设计了多层多跨结构分析的加载方式,考虑了结构的初始缺陷。对比分析了两跨和单跨钢板剪力墙失效过程的差异,结果表明两跨钢板剪力墙失效时只有一侧框架柱形成塑性铰,与单跨结构两侧柱都形成塑性铰有明显区别。多层多跨钢板剪力墙结构失效时,部分钢板未屈服耗能,仍处于弹性工作状态,导致其耗能效率较低,滞回曲线饱满程度较单层单跨结构显著降低,较难充分发挥结构整体耗能能力。以三层两跨钢板剪力墙为典型案例,对低周往复加载下的失效与耗能过程进行详细的弹塑性分析,选取三种板厚结构进行对比分析。结果表明,由于初始缺陷的非均匀效应,向左和向右加载时钢板屈曲和屈服的顺序并不是呈对称分布。三层两跨钢板剪力墙结构中的钢板会先屈曲后屈服,产生拉力带较早,受拉力带作用较大。结构失效时,顶部的钢板屈服区域较小,钢板耗能能力未充分发挥。对比分析了中间柱和边柱的应力、变形演化特征。结果表明,中间柱由于受到两侧钢板以及其拉力带的共同作用,受力以拉应力为主,侧移曲线基本保持直线状态;而边柱只有一侧钢板的约束作用,更容易出现拉压不对称现象,侧移曲线出现了一定程度的内凹。故中间柱相对于边柱更不容易产生塑性铰。基于此,在实际工程可以优化中间柱和边柱的刚度,适当降低中间柱的刚度,提高边柱刚度。
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