防屈曲开斜槽钢板剪力墙承载-耗能机理及结构耗能减震设计

基本信息
批准号:51708073
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:25.00
负责人:金双双
学科分类:
依托单位:重庆交通大学
批准年份:2017
结题年份:2020
起止时间:2018-01-01 - 2020-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:白久林,韩金梅,肖阳剑,丁鹏,蒋茂源
关键词:
滞回性能耗能减震设计承载耗能机理共同作用机制防屈曲开斜槽钢板剪力墙
结项摘要

The lateral force-resisting members and the structural systems are crucial for seismic performance of high-rise buildings, and structures with passive energy devices can effectively improve the structural seismic performance. Focusing on a novel buckling-restrained steel plate shear wall with inclined slots (simply referred as “slotted SPSW”) that can be used as an energy-dissipation device, this proposal aims to study its load-carrying and energy-dissipation mechanism under low-cyclic reversed loading, and then develop its hysteresis model. The low cycle fatigue damage mechanical model is built by considering the multi-buckling waves of the steel strips, and then fatigue life criterion of the slotted SPSW is provided. By considering the interaction between the embedded slotted SPSW and boundary frame, the relationship between the internal force distribution and energy dissipation is quantified. The design method for the boundary frame is provided based on the optimal failure mode, and then verified by tests. Lastly, parametric analyses are carried out on the slotted SPSW structure to check for the seismic performance. Through the quantitative analysis on the load-carrying and energy-dissipation mechanism of the slotted SPSW, the seismic energy-dissipation design method based on shear ratio and energy-dissipation ratio is proposed for the dual lateral force-resisting system. This proposal can provide the scientific support for the novel slotted SPSW with important theory and practice significances.

高层建筑中抗侧力构件及其结构体系是影响结构抗震性能的关键,且耗能减振构件的使用可有效地提高结构的抗震性能。本项目围绕一种兼具抗侧力与耗能减震双功能的装配式防屈曲开斜槽钢板剪力墙,研究其在低周往复荷载下的承载-耗能机理,发展墙板的滞回本构模型,考虑槽间板带多波屈曲的低周疲劳损伤力学模型,建立墙板的疲劳寿命准则。考虑内嵌防屈曲开斜槽钢板剪力墙框架共同作用机制,量化墙板-框架的内力分配机制与耗能机理之间的关系。基于“强框架、弱墙板”的最优破坏模式,提出内嵌防屈曲开斜槽钢板剪力墙框架的设计方法,并通过多个大比例模型试验进行验证。最后,研究墙板参数对结构体系抗震性能的影响,通过对结构承载、耗能的定量分析与合理控制,提出基于剪力比和耗能比双指标的防屈曲开斜槽钢板剪力墙-框架结构耗能减震设计方法。本项目研究,可为新型装配式防屈曲开斜槽钢板剪力墙的发展提供科学依据和技术支撑,具有重要的理论和工程实际意义。

项目摘要

高层建筑中抗侧力构件及其结构体系是影响结构抗震性能的关键,且耗能减振构件的使用可有效地提高结构的抗震性能。本项目围绕一种兼具抗侧力与耗能减震双功能的装配式防屈曲开斜槽钢板剪力墙,研究了其在低周往复荷载下的承载-耗能机理,从理论上推导了防屈曲开斜槽钢板剪力墙的基本力学性能,并通过数值模拟分析,验证了理论模型的有效性。其次,考虑内嵌防屈曲开斜槽钢板剪力墙框架共同作用机制,量化了墙板-框架的内力分配比例;基于“强框架、弱墙板”的最优破坏模式,提出内嵌防屈曲开斜槽钢板剪力墙框架的设计方法,并通过拟静力往复模型试验进行了验证。通过对钢板剪力墙结构的塑性极限状态的分析,提出了考虑边缘框架贡献的防屈曲开斜槽钢板剪力墙结构设计流程,并通过典型结构强震下的非线性动力灾变全过程数值模拟分析,验证了新型双重抗侧力结构的抗震性能。本项目研究,可为新型装配式防屈曲开斜槽钢板剪力墙的发展提供科学依据和技术支撑,具有重要的理论和工程实际意义。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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