带缝钢板剪力墙滞回性能和耗能能力分析

带缝钢板剪力墙滞回性能和耗能能力分析

贺有丰1袁朝庆2

1.中铝东南铜业有限公司福建省宁德352106

2.大庆石油学院土木建筑工程学院黑龙江大庆163318

摘要：选择30种单榀单跨带缝钢板剪力墙结构单元在水平正弦周期往复荷载作用下进行受力性能分析，总结开缝设计参数比W/H、b/t对带缝钢板剪力墙的滞回性能和耗能能力分析。结果表明：随着W/H增大，带缝钢板剪力墙单元的滞回环面积增大，滞回性能变好，耗能能力增强；随着b/t的增大，带缝钢板剪力墙单元的滞回环面积减小，滞回性能变差，耗能能力降低。

关键词：带缝钢板剪力墙，滞回性能，耗能能力

1.模型的建立

本文选用的带缝钢板剪力墙厚度t=8mm~16mm，狭缝段数m=2。为了书写简便，带缝钢板剪力墙用字母用P代替。（W：板宽度，H：板高度，b：墙肢宽度，h：墙肢高度，hu：上壁高，hd：下壁高，hm：中间壁高）。选取SHELL181建立带缝钢板剪力墙的计算模型。

2.受力性能分析

2.1钢材的本构关系及加载机制

钢材的本构关系及加载机制同参考文献4

2.2模型选取与计算

模型选取类型与计算要求同参考文献4

2.3参数比W/H、b/t对破坏位移的影响

带缝钢板剪力墙单元的破坏位移整体较大，一般在53mm以上，说明带缝钢板剪力墙单元的延性好，符合罕遇地震作用下对构件延性的要求。图5是6种不同带缝钢板剪力墙单元在相同板宽不同板厚下的破坏位移变化图，图6是6种不同带缝钢板剪力墙单元在相同厚度不同板宽下的破坏位移变化图。

图1不同t下的破坏位移变化图2不同W下的破坏位移变化

从图1可以看出随着板宽的增大（W/H增大），各种不同厚度带缝钢板剪力墙单元的破坏位移整体呈下降势头，尤其是板厚从1430mm增加到2070mm这过程中下降最快，有20mm的落差。从图2中随着板厚的增大（b/t减小）各种不同宽度带缝钢板剪力墙单元的破坏位移基本不变，保持较好的稳定性。说明：板厚增大对破坏位移（b/t减小）要比板宽增大（W/H增大）对破坏位移的影响小得多，性能较稳定。

2.5参数比W/H、b/t对滞回性能的影响

图4W=4630mm板滞回曲线

从图3可以发现带缝钢板剪力墙单元滞回曲线饱满且成梭形，耗能能力好。同时也可以看出设计参数W/H、b/t对带缝钢板剪力墙单元的滞回性能影响大。从图4可以看出在同一板厚下随着板宽的增大（W/H增大），带缝钢板剪力墙单元的滞回性能变好，滞回环面积逐渐增大，耗能能力逐渐增强。同时还可以看出，W=1430mm时，延性最好。从图3和图4可以看出在同一板宽下随着板厚的增大（b/t减小）带缝钢板剪力墙单元的滞回性能变好，逐渐增大，耗能能力逐渐增强。总的说来，随着板宽和板厚的同时增大，滞回环面积增加越快，滞回性能越好，耗能能力越强。

3.试验验证

根据文献（4）的试验构件B102-1，采用本文的有限元方法进行模拟，将得到的理论数据与试验数据进行对比。

3.1结构数据对比

试验数据与有限元数据列于表1中。

表1B102-1数据对比

从表2中可以看出试验数据与有限元数据比较吻合，基本上保持在10%以内。

3.2滞回曲线对比

图5为实验滞回曲线，图6为有限元滞回曲线。结合图5和图6可以看出试验滞回曲线和有限元滞回曲线形状基本相似，区别在于试验构件的滞回环要比有限元得出的滞回环的圆滑一些。有限元得出的滞回环外形接近平行四边形。这主要是由于有限元所选用的本构关系是双线性的，与构件本身的本构关系有一定的区别造成的。

图5试件B102-1试验滞回曲线图6试件B102-1有限元滞回曲线

上述带缝钢板剪力墙结构单元试验构件的试验数据与有限元数据以及试验构件B102-1的试验滞回曲线与有限元滞回曲线的对比分析表明。本文采用的有限元SHELL181单元和有限元方法来研究带缝钢板剪力墙单元是可行的。

4.结论

（1）在其他开缝设计参数一定时，W/H增大带缝钢板剪力墙的滞回环面积增大，滞回性能变好，耗能能力增强。

（2）在其他开缝设计参数一定时，随着b/t增大带缝钢板剪力墙的滞回环面积减小，滞回性能变差，耗能能力降低。

参考文献：

[1]陈国栋，郭彦林，等.钢板剪力墙低周反复荷载试验研究[J].建筑结构学报，2004，25（2）：19～26.

[2]TokoHitaka，ChiakiMastsui.ExperimentalofStudyonSteelShearWallwithSlits[J]..JournalofStructuralEngineering，2003，129（5）：586-594.

[3]魏德敏，温沛纲等.新型带缝钢板剪力墙的试验研究及其数值模拟[J].地震工程与工程振动，2006，26（1）：129～133.

[4]贺有丰，袁朝庆带缝钢板剪力墙的侧移刚度和承载能力分析[J].防护工程，2018年22期

作者简介：

贺有丰（1980-），男，湖南省双峰县人，工程师，主要从事结构工程方向的研究。