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用于高层建筑剪力墙钢板的比较研究

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用于高层建筑剪力墙钢板的比较研究

用于高层建筑剪力墙钢板的比较研究

聂建国;范建生;刘晓刚;黄源

摘要:天津津塔是中国第一个高层建筑剪力墙钢板建造。主要的抗侧力体系是复合芯管组成的钢板剪力墙和混凝土填充钢。研究这种结构体系的抗震性能提供设计指导,在低周反复荷载作用下用两颗和五层的剪力墙进行测试。第一种试样用由高强度的螺栓把非加劲板连接到边梁和柱框架上。第二件钢板通过焊接连接的边界框,和钢板加筋的通道。这两个标本表现出令人满意的加载过程中的能量耗散机制。与螺栓和连接非刚性的标本,可观的屈曲后强度产生良好的延性和耗能性能,但在正常使用条件下在螺栓连接会滑动和钢板的屈曲减少。加筋焊接试样表现出更高的刚度的弹性范围和优良的耗能能力,但加强筋的成本会降低钢板剪力墙的经济。?2013美国土木工程师学会。

数据库主题词:钢板;剪力墙;混凝土柱;刚度;高层建筑;比较研究

论文关键词:钢混凝土板剪力墙;混凝土填充管柱;低周反复荷载;加劲肋

简介

在70年代钢板剪力墙(SPSW)是一个相对较新的类型的横向抗负载系统(高桥等人,1973。)钢板剪力墙是由钢板和垂直和水平边界元素组成的(柱和梁)。钢板剪力墙在水平荷载作用下的整体行为类似于柱和悬臂梁的变化,就像加劲钢板,并像网(Astaneh ASL 2001;tromposch和富农1987)。与传统的混凝土剪力墙系统相比,该钢板剪力墙在厚度,重量,和施工方面都有优势(AISC 2007)。

自20世纪80年代早期,钢板剪力墙的抗震性能得到了广泛的研究。这些研究工作包括模型试验和非线性有限元分析,而一些分析模型提出了设计建议。1983年在加拿大,索伯恩和富农(1983)第一次提出了所谓的带模型计算出的后屈曲强度的钢板剪力墙。该模型制定由循环试验验证。

在加拿大的设计规范S16-01所采用的设计方法的基础上(加拿大标准协会2001),联邦应急管理局(FEMA 2003)450,和ANSI/AISC 341-05(AISC 2005)。

近年来,在采用新的想法或结构形式,提高了钢板剪力墙力学性能的努力实施。降低弹性刚度和低层建筑的地震反应,由罗伯茨和sabouri ghomi(1992)和维安等人实验研究穿孔钢板剪力墙。2009。布局在面板上可降低对边柱的需求,结果拉和框架作用(伯曼et al.。2008。为了避免过早的钢板剪力墙的弹性屈曲的缺点,以及添加显斜面的横向刚度的高层建筑家,新的防屈曲钢板剪力墙,钢筋混凝土盖板有抑制正常的位移,但允许将钢板的切向相对位移,提出了郭等人的实验研究。2009。

设计方法的发展,使钢板剪力墙也作为主要抗侧力体系在一些北美和日本的建筑项目中实施。在北美国,非加劲钢板墙系统的研究与应用中是最常见的模式,具有优良的后屈曲承载力。在日本,施工过程中,维持竖向荷载的要求,加强SPSW系统具有更高的屈曲阻力更常见。

有74年历史的天津金塔是国建造的第一个钢板剪力墙高层建筑。工程项目的位置在一个高强度的地震区设计地震动峰值加速度为1.5米/ S2。因为塔有336米的高度和整体的纵

横比接近1:8,主要的挑战是建立一个有效的横向抗震系统和抗风系统(马蒂亚斯等人。

2008。由于其优良的结构性能,可采用可施工,并在不影响出租面积,双系统由一个内部的钢板剪力墙核心和周边框架的开发和实现建筑的横向抗系统两部分与支架

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和带式桁架。钢板剪力墙垂直边界元素混凝土填充钢管(钢管混凝土),由于重力荷载也承受较大的轴向力。对钢管混凝土的直径变化从700到1700毫米以上的塔的高度,填充混凝土的等级从C80到C60。钢板设计为承受风荷载和满足适用性和极限条件下的地震荷载。在初步设计中,两种类型的连接的钢板和边界框被认为是:螺栓连接,具有施工速度快,但较低的刚度和焊接连接,具有更高的刚度和较大的允许安装公差但更高的劳动力成本。在非加筋钢板的工程实践中,合理的延迟刚面板连接边界框直到大部分的自重变形,因为在钢板的初始压力由于自重降低屈曲荷载。两侧钢面板可能会扣下重力荷载。然而,对于建设项目的结构和时间限制和结构稳定性的要求,在金塔钢面板连接的是竖梁、柱。因此,钢面板在正常使用条件支撑重力荷载,从而可能承受重力荷载以及在使用减少的侧向屈曲载荷。因此,垂直刚是为了防止屈曲重力荷载和新的应变的钢板平面变形。

由于不足有效知识的新的结构体系以及项目的规模和重要性,实验—心理的研究和详细的有限元分析在设计过程中提出的。本研究的主要目的是钢板剪力墙的刚度,强度,延展性,和能量耗散系统并提出更好的加强和连接方法。焊接和螺栓墙也被应用为实验研究和比较的力学模型。

(聂和范2008)。

试件的设计

拉压杆模型是常用的计算钢板墙抗侧能力模型。在这个模型中,钢板是由一系列平行桁架构件的倾斜角度的张力所取代,并在一个方向上的条数每板应不低于10。根据联邦应急管理局(FEMA 2003)450,钢面板的标称剪切强度由公式

V n ? 0:42F y t w L cf sin 2 a e1T 给出

钢板屈服应力在Fy方向上是;TW 5钢板的厚度;LCF 5净距垂直边界元之间;和一个5度角的斜撑从垂直的测量

1 tt w L

以上。但对钢板剪力墙较低的高厚比,如用在金塔的钢板剪力墙,具有142,192,136,136的高厚比,从第一层到第五十层,分别,钢板的压缩可能对结构的刚度和强度有影响。此外,垂直压缩所产生的重力荷载和弯矩对剪力墙的影响,在高层建筑的底部是很常见的,被认为不在式(2)中。

有限元分析

考虑到本文的研究目标和实验室的检测能力,对金塔复合芯管底部的5个故事是最理想的一个5层2颗为代表,具体的人。评价的主要参数是设计的标本,一个有限元分析实验室测试之前提出的。由marc手段,建立了有限元模型。有限元分析的主要目的是评估屈曲荷载和极限承载力,考虑非线性的标本。三维(3D)有限元模型有相同的条件,外形、尺寸的试样,和主要参数,如钢板,加强筋的厚度和细节,被视为良好。

有限元模型为在低周反复荷载下非刚性加劲钢板剪力墙的构建和确定重力荷载作用下的屈曲强度和循环行为水平。对于非刚性的模型spsw1,比较研究了5毫米和3毫米厚钢板。对

于加筋模型spsw2,这在钢板两侧同一垂直加劲肋,钢板的厚度保持为5毫米,但在影响加劲区的配置进行了分析。

一个4节点壳单元来模拟在将钢板,钢管,和,钢梁腹板,而一个8节点块单元来模拟混凝土填充管。钢板剪力墙模型的网格,如图1所示。

有限元模型的材料特性与试样相同。双线性应力-应变关系,再采用钢材料的模型参数来进行材料测试的校准。弹性模量和泊松比分别假设为105 MPa和0.3。根据试验,钢板材料的屈服强度265 MPa,钢管的为420 MPa,钢桁梁的为350MPa。混凝土的三维模型是基于微米塞斯屈服面和相关的规则,而不考虑硬化。

混凝土的非线性单轴应力-应变曲线如图2所示。混凝土的开裂行为使用弥散裂缝模型描述。应力裂缝宽度的关系,这被认为是线性的,进行开裂后的软化行为特征,因此可以减少尺寸效应元件(特等和1983)。软化模量E ts在开裂后的软化区域的确定tan4一?

应力-应变曲线g f ,这可能是由断裂能G f 和裂缝带宽5 G f /h c确定(特等和哦1t亿千瓦时公司t360icl

1983)。断裂能G f ,这是德定义为图2中的应力裂缝宽度曲线下的面积,可以计算出

在H 5距离的水平边界元中心之间的面积;水平和垂直边界元素分别和Ab和Ac5的横截面面积;Ic 5的垂直边界元惯性;和L 5距离中心线之间的垂直边界元。

该方法已在薄板的钢板剪力墙的一系列的试验验证,具有高度约300的厚度比,剪切保留

因素,沿整个裂缝剪力传递,可以取0.5左右。钢管混凝土柱的混凝土立方体抗压强度fcu 为80 MPa,压缩性强度Fc为0:76Fu ,而拉伸强度为0:26f 2=3(CEB-FIP 1993)。混凝土的三维模型

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基于微米塞斯屈服面和相关的流动规则两种类型进行了分析。由于薄钢板的屈曲载荷是非常不同的,在实验中观察到,屈曲进行分析,第一得到临界屈曲载荷和相应的屈曲模态。第二,一个非线性分析的纵向和横向负载下进行。

屈曲分析

对于钢板高厚比远远超过了加筋墙有限的比,非加劲钢板墙的屈曲载荷比较小。平面外屈曲

图1。钢

由于频繁的地震和风荷载下对钢板是不利的,而通过剧烈的地震产生的变形可能需要更换或修理(Astaneh ASL 2008)。初始压应力在钢板因自重降低屈曲载荷显着延迟的张力发展同样采取行动。因此,缓解

在钢板预压,它是合理的延迟的钢板连接到边界帧到列中的大部分自重变形。然而,对工程建设和时间限制在结构稳定性的要求,在金塔塔钢面板是组,连接至梁、柱刚经过几帧的被竖立起来。因此,在正常使用条件下的钢板剪力墙承受重力荷载,从而降低屈曲载荷。

作为中国设计规范jgj99-98需求(住房和城乡建设部1998),屈曲钢面板垂直载荷和频繁的地震和风荷载作用下的设计应避免。

对于非刚性的模型spsw1,临界屈曲应力

每层的重力荷载值为16e19兆帕,这比设计要求低得多。对于加筋模型对板的两侧的三个垂直加劲肋屈曲临界应力,重力作用下每层为164e176兆帕。对于加筋模型对板的两侧的四个垂直加劲肋屈曲临界应力,重力荷载为204e220 MPa。在金塔的设计和施工中采用两侧四加强筋的方案。

在横向荷载作用下的非线性分析

通过执行一个非线性分析研究了水平荷载作用下的钢板剪力墙的行为。计算的侧向力与非刚性的模型spsw1在单调荷载作用下的顶点位移曲线如图3所示。因为第一层被用来模拟边界条件和在实验室测试驱动器的演讲,在第四层的顶部的侧向位移是去内德为顶位移。厚度为3毫米的钢板屈服和极限载荷分别为1100和1800千牛。厚度是5毫米的分别是1800和2900

计算了侧向力与单侧荷载作用下的顶点位移曲线

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钢板厚度从3增加到5毫米,承载力提高约60%,这表明钢面板和钢管混凝土柱在钢板剪力墙系统的侧向承载的主中起主要作用。

5毫米的钢筋模型在侧向力与顶位移循环下反向荷载为非刚性的面板如图4所示。由于加劲肋保护钢板的平面的方向过度贡献显斜面钢中板的压缩力,两者的刚度和强度spsw2均高于spsw1。

图5是钢板在极限荷载条件下的主应力矢量图。表1显示主应力方向和角度之间的比较(2)模拟的边界条件由半层底部和第五十层的顶部确定。同时,较重的钢束上的张力提供锚固。

从第一层到第四层长宽比L/h分别为1.55,1.21,1.61,和1.61,与柱柔性参数WH分别为1.09,1.40,1.05,和1.05。根据以前的研究(萨贝利等人。2008),柱2:5,边界元素可以为板拉伸提供充分有效锚固。参数Wh每一层都有定义。倾斜角被用来计算钢板剪力墙的抗剪强度,柱中的力矩,与钢面板和周围的框架之有关系,研究还表明,刚度和强度当钢板剪力墙角度在45°的范围中影响(卢贝尔等人。2000驱动程序等。1998。因此,尽管有限元模型的结果之间的一些差异

预测的结果由方程(2)得出,是可以接受的。通过比较有限元分析的角度spsw1和spsw2,在spsw2的肋壁角的所有层数,spsw1差别不大,除了第四个。然而,由于预测的钢板剪力墙的刚度和强度都是由在范围的角度在45°适度影响,偏差可以

接受和式(2)可接受使用加劲钢板剪力墙,

这是与加筋试样spsw2相似。

试样和测试装置

根据津塔和有限元分析的初步设计,共2 2颗,制造和测试的准静态循环加载下结构工程实验室清华大学所进行的规模1:5的5层剪力。5层框架组成的钢管混凝土柱与工字钢梁,和梁柱连接在NER隔膜,并与梁对齐,如图6所示。标本有5120毫米的高度和3030毫米的宽度,细节,如图5所示。

底部的剪切力与顶侧向位移循环的

有限元分析的结果

两个试样的主要差异是连接面板的边界元素和加强筋在板的细节。对于非刚性的标本spsw1,钢面板是由一排高强度螺栓和板连接到边界元素。螺栓的M16等级10.9,相当于美国A490M,中心到中心的距离50e60毫米。螺栓的预加载荷为100 kN,用校准扳手先张法进行安装。该板被连接到顶部/底部做钢梁对接焊接。试样spsw2,钢板被连接到板让焊接。连接的细节,如图7所示。实现对钢板的抗拉强度的完整,板连接到内部的钢管混凝土柱进行连续。制备的细节是,内柱管切开两半,然后连接到板让焊接。在方钢管混凝土柱的,板固定在管板的层状锚固在混凝土中,如图6所示。首先,锚固板是由让焊接和列管连接到板缝,然后板通过狭缝插入管和连接柱管的焊接。垂直加劲肋通道也应用于spsw2双方防止在将板之前剪切屈服屈曲。有加强筋和边梁之间的间隙为10毫米,因此,加强筋不会影响框架。槽钢加劲肋尺寸U25 3 20 3 3的第层和U25 3 15 3 3的其他层。

在标本,面板是由Q235B钢(当量alent美国A242钢板)5毫米的厚度和一个屈服强度为265 MPa。在框架梁、柱管采用Q345B钢(等效美国A36钢板)5到7毫米的厚度。钢管混凝土柱的混凝土柱进行C80级(F 0 5 64兆帕相当),与标称抗压强度为80 MPa和实际的立方抗压强度88.7兆帕。试件材料的特性如表2所示。

实验装置如图5所示。试样的底部被锚定到实验室的基础,它可以被视为一个固定端。为了防止在测试管柱屈曲,两方钢管混凝土柱还支撑在约四楼的左侧中心和在约右侧试样的顶部的高度,顶面,如图8所示。

测试程序包括两个加载阶段:对钢管混凝土柱的垂直静荷载和水平反复荷载

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图5 主应力矢量的?有限元分析

在剪力墙。虽然大多数的倾覆力矩是由实际结构外柱的抵制,倾覆力矩是由钢板剪力墙的边柱抵抗。因此,与在试样的测试可能产生的工程结构和柱管的原型相比钢板剪力墙的侧柱的需求会变得更大。包括在测试的P-delta效应,以及柱管的屈服发生,只有50%的重力荷载的大小被施加到三个钢管混凝土柱。垂直载荷为800千牛和为在前柱1450千牛一侧的人。在第二阶段期间,将样品通过用四个横向致动器装载至63000千牛的最大装载量。总的横向力增量为6200到6400千牛,每个加载循环集是由两个相等的力的周期组成。

测试的仪器,包括:(1)线性可变位移传感器安装在每一层来衡量全局和局部位移的标本;和(2)应变仪粘在不同的关键位置,包括钢结构梁端,钢管混凝土柱的底部,和钢面板。关于160应变计和14位移反式生产者被安装在每个标本。由于底部的两层,他们进行了监测

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一个相对较大的应变计。在两个加载阶段,在关键位置的应变和位移的面板,边界元素进行连续监测。

由于初始缺陷可能在横向和竖向荷载作用下对试件的刚度影响,初始—

平面变形试验前测量。为spsw1,的

最大的平面变形为2.1毫米的钢板在二楼的西侧,这是约1 / 450的面板的高度。为spsw2,最大的平面变形

2.25毫米的钢板在二楼的西侧,这是约1 / 420的面板的高度(2003),这些初始缺陷的低

值会对侧向刚度的影响不大。

测试结果与分析

加载过程和模式

当垂直力对spsw1列强加的,没有屈曲的钢板的观察。当荷载达到200千牛,约1 / 2300的整体漂移,试样产生的噪声对卡瓦螺栓接口。当总的侧向荷载达到1800千牛,约1 / 93.3的整体漂移在周期9和10,在第二层和第三层主要发生在所有四个板扣。屈曲分析可以识别的负载噪声带扣的方向改变。同时,初始屈服发生在滑移的边界连接的局部变形低负荷。当侧向荷载

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图7。钢面板的边界框连接的详细信息:(一)spsw1;(b)spsw2

表2.标本的材料特性

spsw2在加载过程中表现出不同的行为。

组件

厚度(mm)

屈服强度(MPa)

极限强度(MPa)

每一部分的spsw2保持线性弹性范围内的前10个周期在1800 kN和整体漂移在1 / 350的总侧向荷载。在周期13中,达到2200千牛最大负载和

钢面板5 265 350

钢梁柱5 420 575

7 350 520

图8。柱撑的细节

达到2400千牛,在13周期间约1/46.9的整体漂移,观察到在钢管东面的外钢管混凝土柱的底部是一个轻微的折裂,如图9所示(一)。当荷载达到2450千牛,在周期15约1 / 35.5的整体漂移,在第二和第三的层可以观察到局部屈曲的梁和明显的扣在所有面板。在板之间的钢板和上部钢梁也被观察,在这台西侧外钢管混凝土柱的底部,正如图9所示(B),但没有在柱平面变形。在周期16当荷载达到2550千牛,加载过程中,完成了一个最大的整体漂移的1 / 29.9和最大的平面位移25e30毫米的钢板。在OB钢面板测试后有明显的屈曲变形,变形形状图所示。10(A和B)。

1/166的整体漂移,在相邻的板面观察到轻微的屈服线。用于加载设备承载能力极限,测试19周期后被终止,具有最大的横向负荷的2850千牛和1 / 72整体漂移。测量出的钢板的平面位移最大值小于0.2毫米。钢板,梁与钢管混凝土柱,spsw2在加载过程中没有扣,如图10所示(C)。

在竖向作用下的应变

测得的钢板和钢管应力在竖向荷载作用下的图如11所示。三液压千斤顶作用在钢管混凝土柱的顶部是重力荷载模拟。由于钢板和钢管混凝土柱采用焊接或高强螺栓连接在一起,柱的竖向荷载也产生了钢板压缩。测量表明,钢管混凝土柱和钢板的最大垂直2280 3 1026应变,这是线性弹性范围。为spsw1,因为非加劲钢板具有较低的平面外刚度,压缩应变的钢板由于边界距离的增加,垂直载荷下降。均匀分布发生在spsw2钢板,在钢管混凝土柱也大致相等的垂直。这表明,相比于spsw1,spsw2加筋板的持续压缩力产生更大的刚度。

磁滞行为

总横向载荷与所有加载周期整体漂移曲线如图12所示,以3.3%的最大漂移接受17周期和1.4% spsw2 spsw1接受18周期后。层间侧向荷载与加载所有的层间位移曲线如图13所示,以3.4,4.5,4的最大层间漂移,和2.6%到第四spsw1,第一至第四层的分别是分别,1.5,1.9,1.2,和1%spsw2。对屈曲的钢板和螺栓等连接滑移,刚度和极限强度的螺栓和非刚性剪力墙低于焊接和加筋剪力墙,并spsw1也表现出一定的挤压效应的滞后

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图9。裂缝在(一)钢管和(b)板

图10.测试后样本:(一)spsw1屈曲模式;(b)的spsw1钢面板;(C)的spsw2钢面板环。加筋式样spsw2在非弹性的范围内具有稳定的滞回性能,刚度和强度均高于spsw1。图14显示的横向荷载-位移曲线spsw1和spsw2顶部。螺栓和焊接试样的响应之间的主要差异的弹性刚度和屈服后刚度。在弹性范围内spsw1的侧向刚度低于spsw2,这是约1 / 3,后者。根据应变计测量,将钢板在第二层(取得了第一层)在1800和2100千牛spsw1和spsw2分别负载发生得到的。通过宁点与最大曲率为名义屈服点,屈服荷载约2000节为spsw1和spsw2,这些是一致的测量负载时,钢板屈服-开始。预测的剪切强度公式(1)约为1150 kN,这比在试验荷载横向低得多。这表明,钢管混凝土柱在抗侧力体系中发挥重要的作用。然而,根据鞍钢20(美国2007),如果钢板后另加筋,其正常的强度进行预测,由方程(4),给出了一个预测强度为1700

和TS与测试强度更好。在式(4),低周疲劳是垂直边界元改变之间的面板清晰的长度

VN?0:6fytwlcfe4T

有限元分析信息也绘制在图14。为spsw2,计算曲线与试验结果表明刚度和强度的精度一致。该有限元模型给出了焊接钢板剪力墙的试验曲线的一个很好的预测。为spsw1,计算刚度的弹性范围比测得的一个高得多,在一定程度上极限强度也较高。这种差异的原因是滑移和局部屈服发生在螺栓连接钢面板和边界元之间的每个负载逆转,但这些不同的是在有限元模型充分考虑。结果表明,焊接和加固钢板剪力墙系统比更有效率的螺栓和未加筋一个用于当设计由横向漂移限制在一个服务性条件约束的高楼大厦。

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反复荷载作用下的应变

图15显示了整体侧向荷载之间的关系应用于试件的钢管相反的液压作动器的底部轴向应变。在曲线,在恒定竖向荷载产生的压缩应变。为spsw1,钢管产生压缩和拉伸时的横向负荷分别达到1400和22100千牛。为spsw2,钢管产生压缩和拉伸时的横向负荷分别达到2250和22400千牛,,均高于spsw1。根据变形协调条件,对钢管混凝土将混凝土在张力侧裂纹在加载过程中裂开。那里是一个复杂的应力组合列中的轴向,剪切,弯曲力,并从钢板张力。在这个测试中,在列管产生的倾覆力矩。在具体的原型项目,形成的钢板剪力墙内芯管连接至外部柱外伸梁。因此,对钢板剪力墙体系边界柱的需求将会减少。

花环计固定在面板来确定

在测试中的面内应变特性。根据测量结果,得到的钢板分别发生在1800和2100千牛spsw1和spsw2负荷。图16

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显示一个典型的装载周期,面板的第二个故事中心的主应变方向。对于大多数的花环计,主

应变为约40°一角两个方向,这是大于38°预测

方程(2),有限元预测的模型(表1)。当非刚性的标本spsw1通过零位移的位置,倾斜角度很快40和240之间的°。但对于加筋

试样spsw2,应变计的测量表明,更多的

在角度渐变,这也表明,在加载过程中不发生屈曲。

延性系数和能量耗散

由于最终的负荷不在测试中达到了安置,延性系数的定义为位移-比响应最大侧向荷载与位移发生钢板屈服。表3显示了在正向和反向的方向,柱延性的因素。在向前的方向的标本spsw1和spsw2延性的因素分别为4.37和3.72。在相反的方向上的致动器的装载能力有限,spsw1位移延性系数低于向前的方向。为spsw2,还认为,如果执行器的承载能力已经足够高,韧性的因素将是更高的极限强度和位移。

总结领域的滞回圈界确定了累积耗散能捕获的标本。累计消耗的能量与这两个标本的整体漂移曲线在图17的比较。随着漂移的增加,能量消耗明显增加,在屈服阶段的两个样本,并在spsw2能量耗散的增加速度更快。由于滑移和局部spsw1螺栓试样变形创再恶化,焊接件spsw2消耗约双spsw1能量在极限状态。能量耗散能力也可以由等效阻尼系数评估,这是定义为

he?EN 5Te

用简化关系记录的横向载荷和位移之间的关系,如图18所示,能量耗散系数可以计算

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侧向力(x1000kKN)

整个漂移超过0.005,spsw2迅速形成一个有效能量耗散机制,等效阻尼系数很快超过了

spsw1。

结论

准静态循环试验进行了两个5层和2颗钢板剪力墙。屈曲的钢梁和钢管混凝土柱柱折裂和将钢板在加载过程中没有严重的过程,和SPSW系统组成的钢管混凝土柱,钢梁,将钢板呈延性性能。具有高的刚度和强度,钢管混凝土柱进行

在sabcd 5区环ABCD;和索贝、SODF 5阴影区域内的三角形OBE和ODF。

标本spsw1和spsw2,等效阻尼系数是图19所示。等效阻尼系数的变化整体漂移的增加而增加。产生的能量耗散、滑脱

局部屈曲装载在初始阶段,等效阻尼系数spsw1系数比spsw2高得多。加筋焊接试样spsw2曾在几乎线性的弹性钢板屈服前阶段,与等效阻尼系数低大约0.005。然而,当钢板屈服

高倾覆力矩,重力荷载,板将产生张力。

非增强型和螺栓试样spsw1表现出良好的延性耗散特性由于其他组,均有较大的后屈曲强度和能量,与加强筋的成本节约是一种有吸引力的替代。在非加强和螺栓试样在一定程度上加载过程中发生的磁滞回线,滑移造成的螺栓连接的钢板的屈曲。

测试结果

加筋焊接试样spsw2表明加劲板可以增加平面外的刚度和能量

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循环荷载作用下的耗能能力显著明显,但在成本上与加强筋会降低经济的钢板剪力墙。

这两个标本表现出令人满意的能量耗散机制问题。基于在正常使用条件下的刚度的标准和更高的初始屈服荷载,加劲钢板剪力墙采用焊接连接用于金塔塔后采用。

致谢

我们非常感谢来自清华大学的研究人员和技术人员的贡献,以及在东中国建筑设计研究院有限公司的顾问,金融街控股股份有限公司,和Skidmore,Owings & Merrill LLP,。通过关键技术的研发项目提供资金支持的中国(2011baj09b01)和清华大学的科学研究计划,主动?C(20101081766)也极大的赞赏。

工具书类

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结构工程?杂志ASCE /一月2013 / 97

J.结构。工程2013.139:85-97。

高层民用建筑钢筋结构技术规范

高层民用建筑钢结构技术规 第二章材料 第2.0.1条高层建筑钢结构的钢材,宜采用Q235等级B、C、D的碳素结构钢,以及Q345等级B、C、D、E的低合金高强度结构钢,其质量标准应分别符合我国现行国家标准《碳素结构钢》(GB700)和《低合金高强度结构钢》的规定,当有可靠根据时可采用其他牌号的钢材。 第2.0.2条承重结构的钢材应根据结构的重要性、荷载特征、连接方法、环境温度以及构件所处部位等不同情况,选择其牌号和材质,并应保证抗拉强、伸长率、屈服点、冷弯试验、冲击韧性合格和硫、磷含量符合限值。对焊接结构尚应保证碳含量符合限值。 第2.0.3条抗震结构钢材的强屈比不应小于1.2,应有明显的屈服台阶,伸长率应大于20%,应有良好的可焊性。 第2.0.4条承重结构处于外露情况和低温环境时,其钢材性能尚应符合耐大气腐蚀和避免低温冷脆的要求。 第2.0.5条采用焊接连接的节点,当板厚等于或大于50mm,并承受沿板厚方向的拉力作用时,应按现行国家标准《厚度方向性能钢板》(GB5313)的规定,附加板厚方向的断面收缩率,并不得小于该标准 Z15级规定的允许值。 第2.0.6条结构采用的钢材强度设计值,不得小于表2.0.6的规定。 第2.0.7条钢材的物理性能,应按现行国家标准《钢结构设计规》(GBJ 17)第2.2.3条的规定。 在高层建筑钢结构的设计和钢材订货文件中,应注明所采用钢材的牌号、等级和对Z 向性能的附加保证要求。

第2.0.8条钢结构的焊接材料应符合下列要求: 一、手工焊接用焊条的质量,应符合现行国家标准《碳钢焊条》(GB5117)或《低合金钢焊条》(GB5118)的规定。选用的焊条型号应与主体金属相匹配。 二自动焊接或半自动焊接采用的焊丝和焊剂,应与主体金属强度相适应,焊丝应符合现行国家标准《熔化焊用钢丝》(GB/T 14957),或《气体保护焊用钢丝》(GB/14958)的规定。 焊缝的强度设计值应按表2.0.8规定采用 焊焊条的抗拉强度。 2、一、二级是指现行国家标准《钢结构工程施工及验收规》(GB 50205)规定的全熔透焊缝部缺陷的质量等级。 第2.0.9条钢结构螺栓连接的材料应符合下列要求: 一普通螺栓应符合现行国家标准《六角头螺栓——A和B级》(GB 5782)和《六角头螺栓-C级》(GB 5780)的规定。 二锚栓可采用现行国家标准《碳素结构钢》(GB 700)规定的Q 235钢或《低合金高强度结构钢》(GB/T1591)规定的Q345钢 三高强度螺栓应符合现行国家标准《钢结构高强度大六角头螺栓、大六角螺母、垫圈与技术条件》(GB/T1228—1231)或《钢结构用扭剪型高强度螺栓连接副》(GB3632——GB3633)的规定。 四、螺栓连接的强度设计值,应按现行国家标准《钢结构设计规》(GBJ17)表3.21—6 的规定采用。高强度螺栓的设计预拉力值,应按现行国家标准《钢结构设计规》表7.2.2—2的规定采用。高强度螺栓连接的钢材摩擦面抗滑移系数值,应按现行国家标准《钢结构设计规》(GBJ17)表7.2.2—1的规定采用。

三类钢板剪力墙结构试验研究

建筑结构学报 Jour nal of Bu ildi ng Structures 第32卷第1期2011年1月 V ol 32N o 1Jan 2011002 文章编号:1000 6869(2011)01 0017 13 三类钢板剪力墙结构试验研究 郭彦林,周 明,董全利,王小安 (清华大学土木工程系,北京100084) 摘要:防屈曲钢板剪力墙已被试验证明是优秀的抗侧耗能构件,但墙板嵌入受弯框架时,二者之间的相互作用尚需进一步研究。为此进行了两层单跨钢框架内嵌防屈曲钢板剪力墙的试验研究,作为比较同时进行了两层单跨钢框架内嵌非加劲钢板剪力墙与两层单跨钢框架内嵌组合钢板剪力墙结构的试验研究。在试验的基础上,对试件进行有限元分析,比较了三类钢板剪力墙之间的性能差异。研究表明,防屈曲钢板剪力墙能够消除无加劲钢板剪力墙在水平荷载下产生的巨大屈曲噪声,具有较大的初始刚度与承载力,拥有良好的延性与滞回耗能性能,而且由于其屈服先于屈曲发生,对周边框架产生的附加弯矩很小;组合钢板剪力墙的性能与防屈曲钢板剪力墙相似,但由于后期外包的混凝土发生脱离,内嵌钢板剪力墙会产生拉力带,不仅对框架产生不利影响,而且自身承载力、刚度与耗能能力均有不同程度的退化。 关键词:钢板剪力墙;非加劲;防屈曲;组合;拟静力试验;拉力场;滞回耗能;抗侧性能 中图分类号:TU311 文献标志码:A Experimental study on three types of steel plate shearwalls under cyclic loadi ng GUO Yan lin,ZHOU M i ng,DONG Quanl,i WANG X i aoan (Depart ment of C i vilEngi neeri ng,TsinghuaUn i versity,Beiji ng100084,Ch i na) Abstract:Buckli ng restra i ned steel plate shear wa ll(BR SPS W)has been pr oven to be an effective co m ponent for resisti ng lateral force and dissipati ng seis m ic energy.Ho w ever,perfor mances ofm o m ent resisti ng fra m e struct ures w ith steel plate shear walls,especially the i nteracti ons bet w een the w alls a nd the fra mes re ma i n to be i nvestigated.A n experm i ental study on a fra m e struct ure w ith BR SPS W under cyclic loadi ng w as carried out,and as a contrast t wo m ore e xperm i ents on fra m e str uctures w ith non st iffened a nd co mposite SPS W were c onducte d.A fi nite ele m e nt analysis on the three SPS W specm i ens w as m ade,and t he differences bet w een the three k i nds of SPS W s w ere discussed.It is sho wn that fra m e str ucturesw ith BR SPS W have litt l e buckli ng noise under lateral force,and possess better stiffness,larger ultm i ate l oadi ng capacity,better duct ility and m ore stable hysteresi s ener gy perfor m ance than fra m e structuresw ith non stiffene d SPS W.W ith its yieldi ng happens before buc kling,the unfavorable effect on the adjacent colu m ns i nduced by BR SPS W is substantially lo w er than non st iffened SPS W.Co mposite SPS W s have sm i ilar perfor mances w ith BR SPS W s,but after the covered concrete splits fro m the infill steel plate,te nsion f i eld which bri ngs additional m o m ents to the fra me colu mns appears in the steel plate,and ultm i ate l oad,st iff ness a nd energy dissi pating ability o f the w all all dege nerate sm i ulta neousl y. K ey wor ds:steel plate shear wal;l non stiffene d;buc k ling restrained;co mposite;pseudo static test;tensi on fiel d; hysteretic energy dissi pat i ng;lateral force resisting 基金项目:国家自然科学基金项目(50778101),北京市自然科学基金项目(8092018)。 作者简介:郭彦林(1958 ),陕西富平人,工学博士,教授。E ma i:l gy@l tsi nghu a edu cn 收稿日期:2009年7月

双钢板组合剪力墙工法

双钢板组合剪力墙结构施工工法山东锦城钢结构工程有限公司

双钢板组合剪力墙结构施工工法 一、前言 随着国民经济的腾飞,高层、超高层建筑遍地开花,建筑的高度逐年提高,建筑结构本身必须采取一些新的技术和施工工艺来满足建筑自身的需要,减轻建筑本身的自重和增强其结构的抗震性能为最重要的技术措施,因此劲性钢板剪力墙结构施工技术应运而生。2000年以后,国家政策鼓励用钢,发展钢结构建筑,涌现出一大批钢劲性混凝土结构高层写字楼、住宅楼建筑群和桥梁建筑,如:盐城电视台主塔结构、北京国贸三期、天津津塔大厦等。钢板剪力墙是一种有横向加劲的墙板,用以在结构中抵抗侧力。柱子作为墙板的翼缘构件,框架梁作为墙板的横向加劲。薄钢板与其周围的梁柱在各层连接构成内填板构件。内填板周边约束梁柱分别简称为周边柱、周边梁,非内填板约束构件称为框架梁、框架柱。其主要分类如下:1.无加劲钢板剪力墙;2.加劲板钢板剪力墙;3.开缝钢板剪力墙;4.钢板-混凝土组合剪力墙。本双钢板组合剪力墙施工工法就是以山东锦城钢结构有限责任公司承建的盐城电视塔主塔结构施工为蓝本编写的。 二、工艺特点 1.抗震性能良好:试验和理论分析证明这可能是最有效和经济的一种抗侧力结构,其直接优点就是增强了结构延性,它有稳定的滞回性能,高耗能能力和优良的塑性性能。 2.结构自重轻:与钢筋混凝土剪力墙相比,钢板剪力墙最突出的优点是在很大程度上降低了结构自重。如此,可以减小了地震时的不利作用,如减小结构底部的倾覆力矩,减小重力荷载代表值。 3.施工速度快:使用钢板剪力墙可以大大加快施工进度,使绝大多数结构构件可以组装完成。而且,钢板剪力墙的施工要比普通钢筋混凝土剪力墙和支撑结构要简单的多。有利于装配化,构件化,效率高,满足住宅产业化的发展。 4.抗震性能好:劲性钢筋混凝土低剪力墙具有延性破坏特征,其滞回曲线较普通钢筋低剪力墙丰满,并有较强的塑性变形能力和耗能能力,承载力也有较大的提高,因此劲性钢筋混凝土低剪力墙具有良好的抗震性能。 三、适用范围 近年来建筑技术的快速发展,为了节省材料、减轻结构自重、提高结构的抗震

高层建筑大空间剪力墙结构

高层建筑大空间剪力墙结构 高层建筑大空间剪力墙结构 底部大空间剪力墙结构 剪力墙结构有较多的墙体,室内不露梁、柱,适合住宅、旅馆客房的建筑功能要求。但是,住宅、旅馆底层需设置商店、大门厅及餐厅等大空间,这就形成底部大空间剪力墙结构,对上部与底部之间要设置转换层进行转换。底部大空间剪力墙结构的布置,主要考虑两个关键问题: 1.保证大空间层有充分的刚度,防止沿竖向刚度过于悬殊。为此,大空间楼层应有落地剪力墙或落地筒体,其数量满足规范规定。对于一般平面,令转换层的上下层刚度比γ(其公式和符号见规范)在非抗震设计时,γ应尽量接近于1,不应大于3;抗震设计时,γ应尽量接近于1,不应大于2。即大空间层的刚度尽可能与上部标准层接近,以防止变形集中而产生震害。 2.加强转换层的刚度与承载力,保证转换层可以将上层剪力可靠地传递到落地墙上去。因转换层楼面受很大内力,楼板变形显着,故其厚度不宜小于180毫米,混凝土强度等级不宜低于C30,并应采用双向上下层配筋。楼板开洞位置要远离外侧边,不要在大空间范围内将楼板开大洞,如需设楼、电梯间时,应用钢筋混凝土剪力墙围成筒体。除上述外,底部大空间剪力墙结构还有很多设计要求,规范中都有规定。 大底盘大空间剪力墙结构 高层住宅往往在下部楼层设置商业用房,因而形成底部大空间剪力墙结构。这些商业用房往往扩大其面积,形成大面积裙房,裙房多采用框架结构。这种具有大空间裙房作为底盘,上层为一个或多个剪力墙塔楼的建筑,称为大底盘大空间剪力墙结构,是高层商住楼的一种广泛应用的体系。静力试验表明:杆系-薄壁杆系三维空间分析方法可用于大底盘大空间剪力墙结构的工程设计;主体结构的竖向荷载基本上由主体结构本身承受,故竖向荷载内力计算时可不考虑裙房的作用;水平荷载作用下主体结构承受总弯矩90%以上,承受总剪力80%以上;裙房柱刚度很小,裙房所承担的剪力和弯矩主要由裙房剪力墙所承担。 动力试验表明:底盘逐渐加大时,上部结构与底盘的偏心距逐渐增加,由于扭转和刚度的变化,地震反应也逐渐加大。此外,大底盘存在楼板变形和扭转的影响。目前高层建筑资料对此种结构的适用范围、结构布置(如大底盘的长宽与主体结构的长度比例、主体结构刚度与大底盘刚度的变化控制、转换层应设在底盘顶层等)、构造措施、截面设计以及结构计算等均有详细规定,可作设计参考。 感谢您的阅读!

超高层建筑钢板剪力墙施工技术

超高层建筑钢板剪力墙施工技术 发表时间:2018-11-14T11:13:43.270Z 来源:《建筑学研究前沿》2018年第16期作者:王軍航 [导读] 所以施工人员应该根据具体情况而定。本文对超高层建筑钢板剪力墙施工技术进行分析。 中国建筑第二工程局有限公司北京 100000 摘要:钢板剪力墙的施工重点就是在现场对其进行焊接处理,其焊接形式主要有三种,第一种是螺栓栓接;第二种是现场焊接;第三种就是将两者有效的结合起来,但是无论采用哪种焊接方式,对其建筑构件的精度都有一定的要求,但是不同超高层建筑其精度要求不同,所以施工人员应该根据具体情况而定。本文对超高层建筑钢板剪力墙施工技术进行分析。 关键词:超高层;建筑钢板;剪力墙;施工技术 在超高层建筑中,钢板剪力墙结构应用非常广泛,加强剪力墙结构的施工质量控制是整个建筑重要任务之一。做好剪力墙的施工质量控制,一方面,设计时要针对工程的实际,充分考虑建筑具体的构造处理;另一方面,施工时要认真按照规范进行施工,严格控制每个环节的质量。从而建造出高水准、高质量的剪力墙结构工程。 1钢板剪力墙结构概述 对于高层建筑来说,钢板剪力墙结构是不可缺少的组成部分,因为它是核心筒的骨架。超高层建筑的整个建筑结构主要由三部分组成,第一部分是核心筒剪力墙结构;第二部分是筒外巨柱;第三部分就是钢板剪力墙结构。从中我们了解钢板剪力墙结构对超高层建筑施工的重要性。但是使用钢板剪力墙需要解决一个重要的问题,那就是运输,因为钢板剪力墙一般情况下都比较薄,而且宽度相对来说又很大,而且因为是超高层建筑,所以高度也很高。这是因为如此,没有办法进行整体的运输,只能分段运输,将其运至施工现场再进行连接处理,其连接方式主要三种,第一种是螺栓栓接;第二种是现场焊接;第三种就是将前两种方法结合在一起使用。 2工程概况与钢板剪力墙优势 某工程的结构高度为532米,整体的结构采用矩形框架与核心筒的形式。从剪力墙来看,地下的八层到地上五十层都是采用钢板剪力墙结构,五十一层到一百层采用钢骨剪力墙,一百零一层到一百零五层用钢板剪力墙结构。在该建筑中,核心筒钢板剪力墙在五十层以下都是内置单层的钢板,钢板的厚度均不超过6厘米。中间区域是的核心筒钢板剪力墙用的是热轧钢进行支撑,顶部的剪力墙用8毫米的单层钢板支撑。相比于传统的混凝土,钢板剪力墙性能较好,应用后极大推动了建筑行业的发展。从本工程而言,应用钢板剪力墙的优势主要体现在以下几点上: 第一,增加建筑的有效面积。钢板剪力墙的刚度较大,因此满足设计要求的钢板剪力墙结构厚度较薄,应用在建筑中有利于增加建筑的有效面积;第二,减轻结构负荷。钢板剪力墙的自重相比混凝土结构较轻,所以结构承受的自身负荷较小,有利于建筑结构的稳定;第三,延展性较强。钢板剪力墙的延展性较强,在抗震方面有着极为显著的优势,承受载荷的能力较强,应对载荷突变的性能也较好。 3工程施工中存在的困难及特点 在此工程施工过程中,工程钢板剪力墙的面积非常大,对于施工工艺的要求非常高。而钢板与钢筋之间的接口非常多,两者间的连接点相对也较为复杂,深化存在一定的困难。相应的,工程中钢板墙单片的数量也非常多,实际施工过程中的安装工作进行的相对非常缓慢。钢板墙焊接工艺对于钢板墙焊接变形及残余应力的影响非常大。在实际的工程施工过程中,就需要对控制焊接变形措施进行有效的制定,并从多方面进行综合的考虑。例如,在实际的建筑工程施工过程中对钢板墙中的型钢珠、钢梁、钢板的安装顺序进行了有效的控制,并对钢板与钢板之间所进行的焊接方式及焊接顺序进行了一定的选择控制,同时还对焊接工艺及连接钢板之间的设置进行了相应的控制。想要实现对钢板变形进行有效的监测,就需要对数据结果进行有效的监测记录,通过所记录的数据总结出焊接变形的原因,调整焊接工艺,这样才能够有效实现对钢板墙施工质量的要求。 4超高层建筑钢板剪力墙施工技术 4.1钢板墙测量 钢板墙测量方法与频率将直接影响到钢板墙的施工质量,尤其钢板墙单片数量多、面积大、侧向刚度小、拼接焊缝多。在安装焊接过程中易产生弯曲与变形,所以必须进行测量预控与复测。建立平面控制轴网。按照内、外控制轴网相结合的方法进行钢板墙的坐标测量。先进行角部钢柱测量校正、加固;后进行钢板墙的测量,每节钢板墙须按基点进行复查与引测,每次1个回须进行闭合检查。采用全站仪、铅锤仪、三角钢尺控制钢板墙侧向垂直度的测量。 4.2钢板剪力墙的连接 在钢板剪力墙安装之前要进行质量的检验,检验内容主要包括尺寸规格、垂直度、平面度和预留孔位等,在每项都验收合格后才可以安装。钢板剪力墙在安装的时候需要需要用吊装设备辅助,首先将其放置在钢骨柱之间,然后用高强度螺栓暂时把钢板和钢骨柱连接在一起。需要注意的是,这时的螺栓还不能拧紧,只是初步的确定钢板剪力墙的位置。之后需要根据设计的需求,细微调整钢板剪力墙的横竖位置,保证后续的焊接缝隙。调整完之后用全站仪检测,确定满足要求后再将螺栓拧紧。 4.3钢板墙焊接技术 对于钢板墙焊接施工来说,钢板墙施工过程中两条竖向焊缝所采用的焊接方法是运用单面坡口带衬板进行焊接,而此方法同样适用于一条横向缝的焊接工作。这样不仅能够有效的对焊接时间进行缩短,同时还能够实现对反面清根工作的简化,有效的提高工程施工效率。对于钢骨柱对接接口焊缝来说,其主要的焊接施工需要同时、同向、对称进行。对于钢板墙的焊接来说,首先要对一侧的焊缝进行焊接,等到冷却收缩完成之后再进行另外一侧的焊接工作。在此过程中,需要进行多人、对称的焊接工艺,这样做主要的目的是为了能够保证钢板墙的均匀不变形。钢板墙变形主要出现在焊接过程中,因此在实际的焊接施工过程中,需要对层间温度进行控制,保证温度能够在120~150℃,所运用的焊接方式主要为多层焊接,焊接的层数要保证在3~9层,相邻层塔之间的搭接要在5cm左右。这样就能够保证在进行焊接工作时对焊缝起到预热作用,保证焊接质量达到预期目标。 4.4钢板墙变形监测技术 对于钢板墙的变形监测来说,其主要运用到的仪器为全站仪,同时还配备有贴片进行跟踪性的监测。对于监测的部位来说,要按照均

组合钢板剪力墙的简化模型

第38卷第1期2010年1月 同济大学学报(自然科学版) JOURNAL OF TONGJ I UNIVERSI TY (NATURAL SCIENCE )Vol.38No.1 J an.2010 文章编号:02532374X (2010)0120018206DOI :10.3969/j.iss n.02532374x.2010.01.003 收稿日期:2008-09-04 基金项目:国家自然科学基金资助项目(50408036);教育部科学技术研究重点资助项目(106069);国家科技支撑计划资助项目 (2006BAJ 01B02) 作者简介:孙飞飞(1971—),男,副教授,工学博士,主要研究方向为多高层钢结构和组合结构、工程结构抗震. E 2mail :ff sun @https://www.doczj.com/doc/4214371859.html, 组合钢板剪力墙的简化模型 孙飞飞1,2,刘桂然3 (1.同济大学土木工程防灾国家重点实验室,上海200092;2.同济大学土木工程学院,上海200092; 3.上海建筑设计研究院有限公司,上海200041) 摘要:新型钢-混凝土组合钢板剪力墙在混凝土板与边缘构件之间留有缝隙,避免混凝土板参与抵抗剪力,从而可以避免其对钢板的约束作用发生退化.观察这种组合钢板剪力墙的受力机理和破坏模式,可以发现,缝隙的设置使得无约束区域的钢板产生与钢板墙类似的斜拉场效应.据此,在钢板墙的斜拉杆模型中引入斜压杆,提出了双向多斜杆简化分析模型.通过理论分析,给出了该模型中斜杆元件的截面特性、滞回模型.经验证,该模型能准确地模拟组合钢板剪力墙在单调加载和反复加载下的非线性性能. 关键词:组合钢板剪力墙;简化模型;双向多斜杆模型;滞回模型 中图分类号:TU 352.1  文献标识码:A A Si mplif ied Model f or Comp osite S teel Pla te S hea r Walls SUN Feifei 1,2,LIU Gui ra n 3 (1.State Key Laboratory for Disaster Reduction in Civil Engineering ,Tongji University ,Shanghai 200092,China ;2.College of Civil Engineering ,Tongji University ,Shanghai 200092,China ;3.Shanghai Institute of Architecture Design &Research ,Shanghai 200041,China ) Abs t r act :A new 2type composite steel plate shear wall (CSPSW )is set with gaps between the concrete panel and the boundary members in order to p revent the concrete panel f rom resisting shear force and to avoid a deterioration caused by the rest raining action of the concrete panel on t he steel plate.The mechanism of CS PSW and its failure mode show that the gaps lead to diagonal tensile action within the unrest rained region of the steel plate.A simplified model ,cross 2st rip model ,was p roposed by int roducing diagonal comp ressive bars into the st rip model for steel plate shear walls.The cross sectional p roperties and hysteretic model for the cross st rips in the model were determined on t he basis of the theoretical https://www.doczj.com/doc/4214371859.html,parison with experimental results shows that the p roposed model can capture accurately nonlinear behavior of CSPSW under monotonic and cyclic loading. Key w or ds :composite steel plate wall ;simplified model ;cross 2st rip model ;hysteretic model 组合钢板墙由混凝土板为钢板提供平面外约 束,提高其承载力,同时混凝土板还能抗火、保温、隔音等.作为主要水平抗侧力体系,组合钢板墙有较大的弹性初始刚度、大变形能力和良好的塑性、稳定的滞回特性等,是一种非常具有发展前景的新型抗侧力构件,尤其适用于高烈度地震区建筑.Zhao 和Astaneh 2Asl [1]等对组合钢板墙的构造形式进行了改进,在混凝土板和边缘构件之间设缝,可以避免混凝土板参与承受侧向力而被破坏,失去对钢板的保护作用,侧向力完全由钢板来承担[1].本课题组对这种形式的组合钢板墙进行了试验研究和有限元分析[2].目前,针对这种组合钢板墙的简化分析模型的研究还很少,不利于其在工程中的推广应用.为此,笔者提出一种能够用于组合钢板剪力墙计算的简化模型,以期代替复杂的有限元分析而用于结构的弹塑性抗震计算,从而大大提高计算效率. 1 组合墙的受力机理 对于薄钢板墙,在侧向水平力作用下,钢板次对角方向在较小的压应力作用下即发生屈曲,主要依靠主对角方向的拉应力来承担水平荷载[3](图1a ),

钢板混凝土剪力墙

钢板混凝土剪力墙 本发明是一种剪力墙,特别涉及钢桁架-钢板-混凝土组合剪力墙及其制作方法。在剪力墙的边框梁中设置型钢梁构成型钢-混凝土组合梁,剪力墙两端设置型钢混凝土柱,剪力墙中钢板上固结型钢斜支撑,型钢斜支撑在钢板平面内可呈人字形、八字形或X形布置。在钢板两侧配置横向和纵向分布钢筋组成的钢筋网,最后浇筑混凝土,组合成为钢板两侧外包钢筋混凝土墙。本发明的剪力墙不但很好地克服钢筋混凝土剪力墙自重大、角部混凝土易开裂、易碎等缺点,而且比现有剪力墙的初始刚度大、承载能力高,并且降低了刚度衰减速度,减弱了底部剪切滑移破坏程度,提高了整体抗震耗能性能。 1、钢桁架一钢板一混凝土组合剪力墙,包括上下边框梁、与边框 梁固结的边框柱和布置在边框梁和边框柱之间的钢板;所述边框梁为由型钢梁和浇注在型钢梁的混凝土构成型钢一混凝土组合梁; 其特征在于:所述边框柱为由型钢和浇注在型钢外的混凝土构成的型钢混凝土柱,型钢混凝土柱的型钢与钢板及边框梁中的型钢梁连,在钢板平面上斜向固结型钢斜支撑, 2、 3、 4、型钢斜支撑的上端与上边框梁固连,下端与下边框梁和边框柱 同时连接;在钢板的两侧分别布置钢筋网,所述的钢筋网包括沿水平方向布置的横向钢筋和沿竖直方向布置的纵向钢筋,在钢筋网上浇筑混凝土构成钢板混凝土组合结构。

5、根据权利要求1所述的钢桁架一钢板一混凝土组合剪力墙,其 特征在于:所述的型钢斜支撑在钢板平面内呈人字形或八字形布置,其上端伸入上边框梁中与型钢梁固结,下端伸入下边框梁与型钢混凝土柱的节点中,同时与下边框梁中的型钢梁和型钢混凝土柱中的型钢固连。 6、根据权利要求1所述的钢桁架一钢板一混凝土组合剪力墙,其 特征在于:所述的型钢斜支撑在钢板平面内呈X形布置,其上端伸入上边框梁与型钢混凝土柱的节点中,同时与上边框梁中的型钢梁及型钢混凝土柱中的型钢固连;下端伸入下边框梁与型钢混凝土柱的节点中,同时与下边框梁中的型钢梁和型钢混凝土柱中的型钢固连。 7、如权利要求1所述的钢桁架一钢板一混凝土组合剪力墙的制 作方法,其特征在于,该方法是按以下顺序进行的:1)配置型钢混凝土柱中的型钢;2)配置钢板,并在钢板上预留孔洞或切割槽; 3)配置型钢斜支撑,将型钢斜支撑斜向布置在钢板平面内并与钢板 固连;再将钢板、型钢斜支撑与型钢混凝土柱中的型钢固连;4)配置上下边框梁中的型钢梁,将型钢梁与钢板、型钢斜支撑及型钢混凝土柱中的型钢进行刚性连接,构成钢桁架一钢板组合结构; 5. 5)在型钢梁及型钢混凝土柱中的型钢外配置钢筋,并在钢筋外 绑扎箍筋,组成钢筋网;箍筋穿过钢板上预留的孔洞或切割槽; 6. 6)在钢板的两侧配置钢筋网,所述钢筋网由沿水平方向布置的 横向钢筋和沿竖直方向布置的纵向钢筋组成;7. 7)在型钢

高层建筑用Q460GJE_Z35大厚度钢板的研制

第4 7卷 第1期 2 0 1  2年1月钢铁 Iron and  Steel V ol.47,No.1January  2012高层建筑用Q460GJE- Z35大厚度钢板的研制唐郑磊, 张 涛, 杨 东, 李红洋, 徐 昭, 庞 琳 (南阳汉冶特钢有限公司钢铁研究所,河南南阳474500 )摘 要:在生产试验的条件下,通过成分设计和轧制、热处理工艺设计,采用晶粒细化、固溶强化、析出强化等手段,对80、110、120mm厚的Q460GJE-Z35高强度钢板的研发工艺及过程进行了试验研究。结果表明:通过铌、钒、钛、镍复合微合金化和控轧控冷、正火快冷(NAC)热处理相结合生产的模铸Q460GJE-Z35钢板晶粒细小、组织均匀,强度和韧性匹配良好、内部质量较优。 关键词:Q460GJE-Z35钢板;成分设计;正火加速冷却文献标志码:A 文章编号:0449-749X(2012)01-0100- 04Development of Q460GJE-Z35Larg e ThicknessSteel Plate for High Rise Building TANG Zheng-lei, ZHANG Tao, YANG Dong, LI Hong-yang , XU Zhao, PANG Lin(Iron and Steel Institute,Nanyang Hanye Special Steel Co.,Ltd.,Nanyang  474500,Henan,China)Abstract:Manufacturing process and test design for Q460GJE-Z35of high strength steel with thickness in 80mm,110mm and 120mm were investigated through the composition design,rolling and heat treatment process design byusing grain refinement,solid solution strengthening,precipitation strengthening method.The results show thatmolded Q460GJE-Z35steel plate,which was produced through niobium,vanadium,titanium,nickel composite mi-cro alloying,controlled rolling-controlled cooling and normalizing the fast cooling(NAC)heat treatment,has suchproperties as grain tiny,organization,with uniform strength and toughness good matching and higher internal quality.Key  words:Q460GJE-Z35plate;composition design;normalizing accelerated cooling作者简介:唐郑磊(1985—),男,大学本科,助理工程师; E-mail:tanglery @163.com; 收稿日期:2011-01-17 随着建筑结构的高层化和向大跨距发展, 需要性能更好的钢材以减轻钢结构自身质量,提高其可靠性。由于高层建筑受风力、地震等作用承受横向载荷,因而要求钢板不但具备高强度、高韧塑性,而且具备易焊接性、抗层状撕裂性能。大型结构件在焊接部位因为板厚方向的约束很大,焊接量又多,产生层状撕裂的危险很大。因此,对这类结构要采用抗层状撕裂的钢板建造,以保证构件的安全性。抗层状撕裂钢板除应用于北方地区风力发电塔架外,广泛应用于高层和超高层钢结构建筑、大跨度体育场馆、机场、会展中心、桥梁、重型厂房等。其中标志性建筑有中央电视台新台址、上海国际金融中心、广 州歌剧院等[1] 。为满足国内高层建筑、大跨度场馆、 高寒地区风力发电塔架建设用钢,把对化学成分的优化设计与热处理工艺的完善作为提高钢的强韧性 的有效手段[2 ]。本文通过成分设计和轧制、热处理工 艺设计,采用晶粒细化、固溶强化、析出强化等手段,得到性能优异的Q460GJE-Z35大厚度高强度钢板,满足客户需求,促进了国家高层建筑用钢的发展。 1 工艺开发重点 大断面钢锭的生产难度较大,影响钢板性能的关键因素是钢锭的内在质量。在厚规格钢板冶炼生产时, 相对一般钢种要求有更高的钢水纯净度,以保证钢锭良好的内部质量。特厚板压缩比偏小。随着轧制钢板厚度的增加,钢板的压缩比就会越来越小,降低了钢板的综合力学性能。为确保探伤合格,考虑压缩比至少要大于等于5。常规模铸锭选择24、26、32、33t,水冷模锭选择36~40t,优选36t水冷 模。该钢锭厚度780mm,锭模底盘和四周通水冷却,帽口保温,压缩比6.5, 可以达到设计要求。在成分设计时,重点应放在纯净钢质、降低碳当量和微合金化。碳是钢中的强化元素,但如果钢中碳含量高,残余的固溶碳形成渗碳体,并造成奥氏体晶粒粗化,使钢的延展性受到影响,对钢的韧性、塑性和焊接性能均不利。作为焊接用钢,碳的质量分数应控制在0.12%~0.18%范围内,而不宜超过0.20%。调整碳、 硅、锰的成分范围,降低碳当量,以

中高层建筑的剪力墙设计有哪些要求.

中高层建筑的剪力墙设计有哪些要求 中高层建筑的剪力墙设计的要求: 一、剪力墙结构 (一剪力墙的概念和结构效能建筑物中的竖向承重构件主要由墙体承担时, 这种墙体既承担水平构件传来的竖向荷载,同时承担风力或地震作用传来的水平地震作用。剪力墙即由此而得名(抗震规范定名为抗震墙。剪力墙是建筑物的分隔墙和围护墙, 因此墙体的布置必须同时满足建筑平面布置和结构布置的要求。剪力墙结构体系,有很好的承载能力,而且有很好的整体性和空间作用,比框架结构有更好的抗侧力能力,因此,可建造较高的建筑物。剪力墙结构的优点是侧向刚度大,在水平荷载作用下侧移小,其缺点是剪力墙的间距有一定限制, 建筑平面布置不灵活,不适合要求大空间的公共建筑,另外结构自重也较大,灵活性就差。一般适用住宅、公寓和旅馆。剪力墙结构的楼盖结构一般采用平板,可以不设梁,所以空间利用比较好,可节约层高。 (二普通剪力墙结构的结构布置 1.平面布置。剪力墙结构中全部竖向荷载和水平力都由钢筋混凝土墙承受,所以剪力墙应沿平面主要轴线方向布置。 (1矩形、 L 形、 T 形平面时,剪力墙沿两个正交的主轴方向布置; (2三角形及 Y 形平面可沿三个方向布置; (3正多边形、圆形和弧形平面,则可沿径向及环向布置。 单片剪力墙的长度不宜过大: (1长度很大的剪力墙,刚度很大将使结构的周期过短,地震力太大不经济; (2剪力墙以处于受弯工作状态时,才能有足够的延性,故剪力墙应当是高细的,如果剪力墙太长时,将形成低宽剪力墙,就会由受剪破坏,剪力墙呈脆性,不利于抗震。故同一轴线上的连续剪力墙过长时,应用楼板或小连梁分成若干个墙段,每个墙段的

高宽比应不小于 2.2.每个墙段可以是单片墙,小开口墙或联肢墙。每个墙肢的宽度不宜大于 8.0m ,以保证墙肢是由受弯承载力控制,和充分发挥竖向分布筋的作用。 内力计算时,墙段之间的楼板或弱连梁不考虑其作用,每个墙段作为一片独立剪力墙计算。 二、剪力墙设计剪力墙所承受的竖向荷载,一般是结构自重和楼面荷载,通过楼面传递到剪力墙。竖向荷载除了在连梁 (门窗洞口上的梁内产生弯矩以外, 在墙肢内主要产生轴力。可以按照剪力墙的受荷面积简单计算。在水平荷载作用下, 剪力墙受力分析实际上是二维平面问题, 精确计算应该按照平面问题进行求解。可以借助于计算机,用有限元方法进行计算。计算精度高,但工作量较大。在工程设计中,可以根据不同类型剪力墙的受力特点,进行简化计算。整体墙和小开口整体墙:在水平力的作用下,整体墙类似于一悬臂柱,可以按照悬臂构件来计算整体墙的截面弯矩和剪力。小开口整体墙,由于洞口的影响,墙肢间应力分布不再是直线,但偏离不大。可以在整体墙计算方法的基础上加以修正。联肢墙:联肢墙是由一系列连梁约束的墙肢组成, 可以采用连续化方法近似计算。壁式框架:壁式框架可以简化为带刚域的 框架,用改进的反弯点法进行计算。框支剪力墙和开有不规则洞口的剪力墙:此两类剪力墙比较复杂, 最好采用有限元法借助于计算机进行计算。框架结构和剪力墙结构, 两种结构体系在水平荷载下的变形规律是完全不相同的。框架的侧移曲线是剪切型, 曲线凹向原始位置; 而剪力墙的侧移曲线是弯曲型,曲线凸向原始位置。在框架—剪力墙(以下简称框-剪结构中,由于楼盖在自身平面内刚度很大,在同一高度处框架、剪力墙的侧移基本相同。这使得框—剪结构的侧移曲线既不是剪切型,也不是弯曲型,而是一种弯、剪混合型,简称弯剪型。在结构底部,框架将把剪力墙向右拉;在结构顶部,框架将把剪 力墙向左推。因而,框—剪结构底部侧移比纯框架结构的侧移要小一些,比纯剪力墙结构的侧移要大一些;其顶部侧移则正好相反。框架和剪力墙在共同承担外部荷载的同时, 二者之间为保持变形协调还存在着相互作用。框架和剪力墙之间的这种相互作用关系, 即为协同工作原理。考虑地震作用组合的剪力墙, 其正截面抗震承载力应按规定计算,但在其正截面承载力计算公式右边,应除以相应的承载力抗震

12层钢框架_钢板剪力墙结构住宅的抗震设计

本科毕业设计学院船舶与建筑工程

摘要 本次毕业设计是十二层钢框架-钢板剪力墙结构住宅的抗震设计,主要进行的是结构设计部分。结构设计简而言之就是用结构语言来表达工程师所要表达的东西。结构语言就是结构师从建筑及其它专业图纸中所提炼简化出来的结构元素,包括基础、墙、柱、梁、板、楼梯、大样细部图等等。然后用这些结构元素来构成建筑物或构筑物的结构体系,包括竖向和水平的承重及抗力体系,再把各种情况产生的荷载以最简洁的方式传递至基础。 结构设计的阶段大体可以分为三个阶段: 一结构方案阶段:根据建筑的重要性,建筑所在地的抗震设防烈度,工程地质勘查报告,建筑场地的类别及建筑的高度和层数来确定建筑的结构形式,本工程采用的是框架结构; 二结构计算阶段:包括荷载计算、内力计算和构件计算; 三施工图设计阶段:根据上述计算结果,来最终确定构件布置和构件配筋以及根据规范的要求来确定结构构件的构造措施。 关键词:钢框架;钢板剪力墙;抗震设计;荷载计算;节点验算

Abstract The graduation design is a wonderful travel training center, the major part is the structure design. Structure design is simply using structure language to express the engineer must express things. Structure language is structure from building and other professional drawings of the structure of refining simplified out elements, including basic, walls, column, beam, plate, stair, DaYang detail figure, etc. Then use these structural elements to form a building or structure system, including the structure of vertical and horizontal bearing and resistance system, again with all the load produced the most concise style to deliver to the foundation. Structural design stage can be divided into three stages: First,structure scheme stage: according to the importance of building construction, location of the seismic fortification intensity, engineering geology exploration report, the building site of the category and the height of the building and layer to determine the building structure form, this project USES is the framework structure; Second,structure calculation stages: including the load calculation, internal force calculation and component calculation; Third,working drawing design phase: according to the calculation results, to

高层建筑用钢材概述和应用

高层建筑用钢材概述和应用 ISHII Takumi *1 FUJISAWA Seiji *2 OHMORI AKIO *3 摘要: 为了满足客户需求,JFE钢厂已经通过使用最先进在线快速冷却系统的热机控制轧制工艺技术(TMCP)生产了钢板、宽扁钢、H型钢和管材,同时考虑了各种高层建筑设计方法和建筑技术。本文介绍了JFE钢厂有代表性的高层建筑用钢材的概述和应用。 1.序言 霞关大厦(Kasumigaseki),建于1968年,曾经是日本第一做超高层建筑。设计方法借助于先进的计算机分析技术不断进步,为超高层建筑成为现实奠定了坚实的基础。因此,计算机技术和设计方法对霞关大厦的建设作出了巨大贡献。另外一个作出重要贡献的是提供改良性能和加工性能钢材的材料生产厂。自从霞关大厦建设以来,超高层写字楼主要在大城市一个接一个盖起。相对轻型重量、高强度和高延性的钢制框架结构成为超高层写字楼抗震结构的主流。 商业空间、办公室、旅馆的大跨度结构和多层结构是近期主要在市区建设的高层建筑的共同特点1)。这就需要使用高强度、厚壁钢材。另一方面,1995年兵库县坂神地震以及其它灾害中持续的横梁端部连接的断裂破坏都证明需要改良的钢材。因此对地屈强比、高韧性和良好焊接性能的高性能钢材的需求也稳步提高。通过引入基于性能的设计方法,工程师们开始不断重视采用符合合性能规范和焊接技术的各种钢材的高质量结构,以有效利用材料的性能。 JFE钢厂的热机控制轧制工艺(TMCP)技术3)在钢铁工艺领域是最精确的、也是冷却速率最高的技术之一。凭借该技术,JFE钢厂已经在市场上推出了钢板、宽边H型钢和钢管,以满足高层建筑多种多样的设计和建筑需求。 本文介绍了JFE钢厂所生产超高层建筑用途钢材的特点和应用。

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