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两种钢板结构设计方法研究

发布时间:2018-04-03来源:作者:

天成源钢铁公司觉得抗侧力构件的选择和设计是高层建筑设计中非常重要的一个环节。针对两类抗侧力构件—非加劲和防屈曲钢板墙,在性能和设计方法方面进行了研究。非加劲钢板墙的传统等代模型SM(1983)及MSM(2005)未具体给出墙板厚度的适应范围。


分析表明,SM及MSM仅适用于薄钢板墙。为此,本文提出了非加劲钢板墙的统一等代模型USM,精细板壳有限元分析结果证明,USM有极高的精度,可适用于任意厚度的非加劲钢板墙。


对两层单跨的三种钢板墙结构—钢框架+非加劲钢板墙、钢框架+组合钢板墙、钢框架+防屈曲钢板墙,本文进行了精致的对比试验研究。结果显示,防屈曲钢板墙不仅自身性能优越,而且对周边框架的不利作用要远低于其它两种钢板墙。钢框架+防屈曲钢板墙结构的性能优越性在本次试验中得到很好的体现。


在深入分析防屈曲钢板墙受力机理的基础上,提出了防屈曲钢板墙的等代模型BSM。该模型采用了与非加劲钢板墙USM相同的形式,只是剪切作用的比例有所不同。分析证明,BSM在推覆分析、框架弹性内力、弹塑性时程分析等方面都有良好的计算精度。对于非加劲钢板墙,墙板拉力场的开展依赖于边柱弯曲刚度。


但前人提出的经典阈值刚度只适应于极薄的墙板。本文将经典阈值刚度修正为适用于任意厚度墙板对边柱的刚度要求。对于防屈曲钢板墙,其承载力的发挥基本不依赖于边柱刚度。实际设计中,可不必再对边柱截面惯性矩提出限制。 


在框架和钢板墙组成的双重抗侧力体系中,由于钢板墙良好的延性,其框架部分的剪力分担率不适合再沿用混合结构(框架+砼核心筒)的规定。为此,提出并验证了一种钢板墙结构的协同工作模型,为研究大震阶段框架部分的剪力分担率打下了基础。


计算表明,非加劲钢板墙在受到预压力后,对抗侧确有不利影响。因此墙板与边框架的焊接或终拧应尽可能滞后于主结构。当上述原则不能实现时,建议对其受剪承载力进行折减,同时给出了简化折减计算公式


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