《新型剪力牆-鋼框架混合結構動力特性及抗震研究》是依託濟南大學，由彭曉彤擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：新型剪力牆-鋼框架混合結構動力特性及抗震研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：彭曉彤
- 依託單位：濟南大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
鋼框架存在側向剛度低的不足。鋼-混凝土組合剪力牆可以充分發揮混凝土牆板和鋼板二者的組合作用:混凝土牆板限制鋼板的屈曲，鋼板保證牆體具有良好的延性和耗能。將組合剪力牆作為鋼框架的抗側力體系，提高了鋼框架側向剛度，為採用相對經濟的半剛性節點提供了可能。因此半剛性鋼框架內填組合剪力牆結構是一種新型組合+混合的框剪結構體系，是探索理想抗震體系的一個有益嘗試。本課題針對這一新型結構體系，在國內外現有研究的基礎上，擬進行四個單跨兩層大比例試件的動力特性測試及擬動力試驗，採用有限元方法展開相關理論分析，考察樑柱節點類型、節點剛度、組合剪力牆類型等參數對結構彈塑性動力性能及滯回性能的影響。重點分析其強度、剛度、延性、耗能能力，以及鋼框架與組合剪力牆協同工作狀況、內力分配形式和破壞機理，提出提出動力特性計算方法、動力反應計算模型、簡化的恢復力模型及抗震設計建議，推動相關理論的發展，並指導工程套用。
結題摘要
以鋼板剪力牆作為基本支撐板，兩側（單側）外包混凝土為鋼板提供側向約束，防止鋼板過早屈曲失穩，這就形成一種鋼-混凝土組合剪力牆。將這種組合剪力牆作為抗側力體系，彌補了鋼框架側向剛度不足的缺點，為採用相對經濟的半剛性節點提供了可能。這是一種新型的組合+混合框剪結構體系，稱為半剛性鋼框架內填組合剪力牆混合結構體系（SCSW）。本課題針對這一新型結構體系，設計了三榀1:3模型試件，即：半剛性鋼框架-鋼板剪力牆試件、半剛性鋼框架-鋼板單面外包混凝土蓋板組合牆試件、半剛性鋼框架-鋼板雙面外包混凝土蓋板組合牆試件。(1)分別對三個試件進行了循環往復載入試驗，從整體性能（強度、剛度、延性、耗能）、局部性能（內力）、傳力機理、破壞機理四個方面對結構進行分析評價，總結不同組合牆形式對結構巨觀及微觀性能的影響。在試驗的基礎上，採用塑性理論分析，提出結構設計方法和側向承載力簡化計算公式。（2）利用ABAQUS建立非線性有限元模型，通過與試驗結果進行比較，驗證了模型的準確性，在此基礎上進行了變參數分析，其中考慮了蓋板數量、螺栓排布、蓋板配筋、蓋板厚度、蓋板強度、鋼板高厚比、節點轉動剛度、鋼板強度等8個參數對結構抗震性能的影響。（3）利用ANSYS模態分析模組，取前三階振型對結構的動力特性進行研究，並與傳統鋼框架結構進行對比分析，總結了節點轉動剛度、內填鋼板厚度以及蓋板厚度等參數對自振周期、頻率和阻尼的影響規律。（4）利用Sap2000建立動力分析模型，進行彈塑性時程分析，研究了結構在動力荷載下的回響，並與混凝土剪力牆體系和純鋼板剪力牆體系進行對比分析。研究表明：鋼板外包混凝土蓋板後，結構承載力、延性和耗能均有明顯提高；相比傳統鋼框架，SCSW結構自振周期變化範圍更均勻，動力特性良好：採用半剛性節點對抗震更有利；混凝土蓋板符合設計要求即可，不宜過厚。最後總結研究成果提出抗震設計建議，為相關規範編制及工程設計提供理論指導。
