拉结式双钢板组合剪力墙结构抗震性能与设计方法研究

基本信息
批准号:51778202
项目类别:面上项目
资助金额:61.00
负责人:陈丽华
学科分类:
依托单位:合肥工业大学
批准年份:2017
结题年份:2021
起止时间:2018-01-01 - 2021-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:娄宇,完海鹰,温凌燕,冯玉龙,蔡文玉,夏登荣,吴晓枫,刘文武,董丽娟
关键词:
设计方法双钢板组合剪力墙拟静力试验抗震性能
结项摘要

To solve the problems of exposed beam and column in steel frame structure of the existing steel residential system, a new-type double skin composite shear wall with L-shaped connectors is proposed in this subject in light of the characteristics of residential construction, which has the advantages of reasonable stress, convenient assembly and low steel consumption. Through the test and theoretical analysis of the specimens under axial load and low-reversed cyclic load, the effect of factors such as axial compression ratio, shear span ratio, section size of the end column, welding method and spacing of the connector on the local buckling, failure mode and seismic performance of this composite wall is analyzed; through the low cyclic loading test and theoretical analysis of the joint between the double skin composite wall and the steel beam, the effect of the connection type and the span-depth ratio of the coupling beam on the seismic performance of composite joint is analyzed, and the failure mode, mechanical behavior and force-transferring mechanism are studied as well; through the pseudo-static test and theoretical analysis, the effect of coupling ratio, width-thickness ratio and the damage form of the coupling beam on the integral energy dissipation mechanism and seismic performance of the composite wall is studied, the force-transferring mechanism and failure mechanism of the whole structure are discussed, and ultimately the seismic theory and design method of this new-type composite shear wall are established. This study will help to improve the structural theory of double skin composite shear wall, provide scientific basis for the formulation of relevant design codes, and as a result, promote the green development of the steel structure housing industrialization.

为解决现有钢结构住宅体系中钢框架露梁露柱问题,本课题针对住宅建筑特点,提出一种受力合理、装配方便、用钢经济的新型拉结式双钢板混凝土组合剪力墙结构。课题通过新型双钢板组合墙构件轴压和拟静力试验及理论分析,研究轴压比、剪跨比、端柱截面尺寸、拉结件焊接方式和间距等因素对组合墙局部屈曲、破坏机理及抗震性能影响规律;通过双钢板组合墙与钢梁连接节点拟静力试验及理论分析,研究节点连接方式和连梁跨高比等因素对组合节点抗震性能影响,探讨节点破坏模式、受力机理和传力机制;通过多层双肢双钢板组合墙结构拟静力试验和理论分析,研究耦连比、肢厚比和连梁破坏形式等因素对组合墙结构整体耗能机制和抗震性能影响,探讨结构整体受力的传力机制和破坏机理,最终建立此新型组合剪力墙结构抗震分析理论和设计方法。本项目的研究有助于完善双钢板组合剪力墙结构理论,为相关设计规程的制定提供科学依据,促进钢结构住宅产业化绿色发展。

项目摘要

本项目研究的是一种L形拉结件为双钢板连接件的新型双钢板混凝土组合剪力墙,这种形式的组合剪力墙体由于其受力合理、装配方便、抗震性能优良、绿色环保等优点,具有广泛的应用前景。本项目对拉结式双钢板组合剪力墙结构以及墙梁连接节点的构造措施和抗震性能进行了系统的研究。主要研究内容如下:针对拉结式双钢板剪力墙的轴压性能进行单调轴压试验、有限元模拟和理论分析,研究钢板的竖向焊缝间距、钢板厚度、组合墙厚度等因素对此类剪力墙轴压性能的影响,提出了双钢板组合剪力墙轴压承载的计算理论;针对拉结式双钢板组合剪力墙进行拟静力试验、有限元模拟和理论分析,研究焊缝间距、焊缝布置、墙体剪跨比等不同因素对拉结式双钢板剪力墙抗震性能影响,提出了墙体极限屈曲应力以及墙体承载的计算理论;针对墙梁节点进行拟静力试验、有限元模拟和理论分析,研究节点连接形式、肋板厚度、端板厚度、中间板宽度等因素对墙梁节点抗震性能的影响,提出了墙梁连接的设计构造、破坏模式和传力机理;针对双肢双钢板混凝土组合剪力墙进行有限元模拟和理论分析,研究藕连比和墙梁连接方式等因素对双肢钢板混凝土组合墙抗震性能的影响,提出了双钢板组合剪力墙结构的耗能机制和设计方法;以7度区、18层的钢结构住宅为例,分别建立该建筑的钢框架-支撑、双钢板-混凝土组合剪力墙、网格钢框架-支撑三种结构体系的三维空间有限元模型,对其进行模态分析、振型分解反应谱分析和动力时程分析,根据各结构体系自身的特点和对比分析,给出双钢板混凝土组合剪力墙结构体系抗震性能的综合评价。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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