钢板剪力墙的发展和研究现状
剪力墙在建筑行业的应用与发展趋势
剪力墙在建筑行业的应用与发展趋势1. 引言剪力墙是一种常见的结构形式,被广泛应用于建筑行业中。
它是通过在建筑结构中设置的垂直墙体来承担水平荷载,并通过厚度和钢筋配置来提供抗拉和剪切强度。
本文将探讨剪力墙在建筑行业中的应用及其发展趋势。
2. 剪力墙的应用2.1 抗震设计剪力墙作为一种强大的抗震结构形式,被广泛应用于地震频繁发生的地区。
它通过吸收和分散地震产生的能量,来保护建筑物的结构和居民的生命安全。
2.2 结构强度提升由于剪力墙的特殊结构形式和合理的设计参数,它能够显著提升建筑物的整体强度。
在高层建筑中,剪力墙可以承担大部分水平荷载,减轻其他结构构件的负荷,从而提高整体结构的稳定性和承载能力。
2.3 建筑空间布局优化剪力墙的设置可以改变建筑物的平面布局,提供最大化的空间利用。
由于剪力墙的占地面积相对较小,可以有效地提高整体使用面积,满足人们对空间的需求。
2.4 工程造价控制相比于其他结构形式,剪力墙具有较低的施工成本和维护成本。
因为剪力墙可以减少其他构件的使用量,降低了建筑材料的消耗和人工施工的时间,从而实现了工程造价的有效控制。
3. 剪力墙发展趋势3.1 优化设计与自动化随着计算机辅助设计技术的快速发展,剪力墙的设计已经进一步优化。
使用先进的建筑信息模型(BIM)和有限元分析等工具,可以精确预测剪力墙的性能,并优化设计参数,以实现更高的结构强度和使用效果。
3.2 高性能材料的应用随着材料科学的不断进步,新型的高性能材料被应用于剪力墙的建设中。
比如,在传统混凝土剪力墙中添加纤维强化材料可以提高其抗裂性能,增强耐久性。
此外,新型高强、高韧性材料的应用也使剪力墙的结构性能达到了新的高度。
3.3 可持续发展与环境友好在当前全球对环境友好的需求下,剪力墙的可持续发展变得越来越重要。
通过使用可再生材料、节能设计和智能控制系统等,剪力墙能够降低能耗、减少碳排放,并提高建筑物的整体环境效益。
3.4 剪力墙的美学设计除了功能性的要求,剪力墙的美学设计也越来越受到关注。
粘滞钢板剪力墙课题报告
粘滞钢板剪力墙课题报告粘滞钢板剪力墙是近年来一种新型的结构体系,它采用一定的连接方式将混凝土剪力墙与钢结构形成复合结构,充分利用了钢和混凝土的优点,在提高结构整体抗震性能的同时,兼顾了空间使用效果和经济效益。
下面就是粘滞钢板剪力墙的课题报告。
一、引言随着人们对建筑结构安全和稳定性的不断提高,对新型结构体系的研究和应用也越来越广泛。
在这个背景下,粘滞钢板剪力墙应运而生。
本报告旨在通过对该结构体系的介绍、性能分析和应用实例等方面的探讨,对该结构体系进行深入的研究和分析。
二、粘滞钢板剪力墙的定义和特点粘滞钢板剪力墙是指钢板与混凝土墙体通过粘合剂连接起来,形成一种新型的混凝土-钢板复合结构系统。
其主要特点包括:1.在抗震性能方面,钢板与混凝土墙体之间的粘结作用能够有效地提高抗震性能,从而能够有效地避免墙体开裂以及墙体的整体破坏。
2.在空间使用效果方面,粘滞钢板剪力墙具有较好的刚度和稳定性能,能够减少建筑的振动,从而能够提高建筑的使用效果。
3.在经济效益方面,粘滞钢板剪力墙可以根据不同的建筑需求,采用不同的材料和设计方案,从而能够获得不同的经济效益。
三、粘滞钢板剪力墙的性能分析粘滞钢板剪力墙具有良好的抗震性能和空间使用效果,这与该结构体系的构造和结构特点有很大关系。
下面对该结构体系的性能进行分析:1.抗震性能分析:粘滞钢板剪力墙具有较好的抗震性能,其主要原因是钢板和混凝土之间的粘结作用。
这种粘结作用能够有效地提高结构整体的刚度和稳定性能,从而能够有效地避免墙体开裂和整体破坏。
2.空间使用效果分析:粘滞钢板剪力墙具有较好的刚度性能和稳定性能,能够减小建筑的振动,从而能够提高建筑的居住舒适性和使用效果。
此外,由于该结构体系的灵活性,可根据不同的空间使用需求进行设计和调整,具有越来越广泛的应用前景。
四、粘滞钢板剪力墙的应用实例粘滞钢板剪力墙的应用已经获得了较广泛的推广和应用。
下面列举一些典型的应用实例:1.某商业综合体楼宇:该商业综合体采用粘滞钢板剪力墙结构体系,具有较好的抗震性能和使用效果。
双钢板混凝土组合剪力墙抗震性能研究综述
双钢板混凝土组合剪力墙抗震性能研究综述双钢板混凝土组合剪力墙是一种新型的抗震结构体系,它结合了钢板和混凝土的优势,在抗震性能方面具有独特的优势。
本文将对双钢板混凝土组合剪力墙的抗震性能进行综述,分析其在抗震设计中的应用及研究现状。
一、双钢板混凝土组合剪力墙的结构特点双钢板混凝土组合剪力墙是由内外两层钢板构成的,中间填充混凝土,形成一种全新的结构体系。
这种结构体系具有如下几个特点:1.双材料组合:双钢板混凝土组合剪力墙采用了钢板和混凝土两种材料的组合,充分发挥了两种材料的优势,在承载力和变形性能上具有显著的优势。
2.特殊构造:双钢板混凝土组合剪力墙的结构形式新颖,能够满足不同建筑结构的需要,具有灵活性和适用性。
3.施工简便:相比传统的混凝土结构,双钢板混凝土组合剪力墙的施工工艺更加简便,可以大大缩短工程周期。
二、双钢板混凝土组合剪力墙的抗震性能双钢板混凝土组合剪力墙在抗震性能方面具有以下几个优势:1.承载力强:双钢板混凝土组合剪力墙能够有效承受地震作用下的水平荷载,具有显著的承载能力。
2.变形性能好:在地震作用下,双钢板混凝土组合剪力墙的变形能力明显优于传统剪力墙,能够有效缓解结构变形带来的破坏。
3.抗震性能稳定:由于双钢板混凝土组合剪力墙内部填充混凝土,使得其抗震性能更加稳定可靠。
三、双钢板混凝土组合剪力墙的应用及研究现状目前,双钢板混凝土组合剪力墙已经在建筑工程中得到了广泛的应用。
在国内外相关研究中,通过试验和理论分析,得出了许多关于双钢板混凝土组合剪力墙抗震性能的结论。
1.应用研究:双钢板混凝土组合剪力墙已经在高层建筑、大跨度建筑和重要工业设施中得到了应用,取得了良好的抗震效果。
2.试验研究:通过大量的试验研究,可以得出双钢板混凝土组合剪力墙的承载力、变形性能和动态特性等重要参数,为其在抗震设计中的应用提供了依据。
3.理论分析:在理论分析方面,国内外学者对双钢板混凝土组合剪力墙的抗震性能进行了深入研究,提出了许多关于结构设计、抗震设防等方面的建议。
建筑行业中剪力墙的发展趋势和前景展望
建筑行业中剪力墙的发展趋势和前景展望1. 引言剪力墙作为现代建筑结构中常用的一种抗震措施,对于保护建筑物在地震等自然灾害中的安全起着至关重要的作用。
随着技术的不断进步和建筑行业的发展,剪力墙的设计与施工方法也在不断改进和完善。
本文将探讨建筑行业中剪力墙的发展趋势和前景展望。
2. 剪力墙的定义及作用剪力墙是通过在建筑结构中设置墙体,以提供抗震能力的一种结构形式。
剪力墙能够抵抗地震时产生的剪力和弯矩,保持建筑物的整体稳定。
它不仅能够有效地分散地震引起的力量,还能够提供建筑物的刚性,限制结构的位移,从而提高结构的抗震性能。
3. 剪力墙的发展趋势3.1 高性能材料的应用随着材料科学的发展,高性能材料如高性能混凝土、高强钢材等在剪力墙的设计和施工中得到了广泛应用。
这些材料具有更高的抗震性能和更好的力学性能,能够提高剪力墙的耐震能力。
3.2 结构优化设计在剪力墙的设计中,结构优化设计是目前的发展趋势之一。
通过采用先进的计算方法和优化算法,可以优化剪力墙的尺寸、位置和布局,最大限度地提高结构的抗震性能。
3.3 智能化技术的应用随着智能化技术的快速发展,剪力墙的设计和施工也受到了智能化技术的影响。
智能化技术如传感器、监测系统等可以实时监测剪力墙结构的变化,提供准确的数据支持,以便对结构进行实时调整和维护。
3.4 环境友好型设计随着对环境保护意识的不断增强,建筑行业越来越注重环境友好型设计。
在剪力墙的设计中,通过采用可再生材料、节能设计和低碳技术,可以减少对环境的影响,实现建筑可持续发展。
4. 剪力墙的前景展望剪力墙作为一种重要的抗震措施,其在建筑行业中的前景非常广阔。
随着城市化进程的加快和人们对安全性的要求日益增加,对剪力墙的需求也将持续增长。
4.1 高层建筑的应用随着城市化进程的加快,高层建筑的数量也在不断增加。
而剪力墙作为高层建筑中常用的抗震措施,其应用前景将持续扩大。
通过合理的剪力墙布置和设计,可以大大提高高层建筑的抗震能力,确保建筑安全。
双钢板混凝土组合剪力墙抗震性能研究综述
双钢板混凝土组合剪力墙抗震性能研究综述一、双钢板混凝土组合剪力墙的构造及特点双钢板混凝土组合剪力墙是将钢板和混凝土板通过配筋连接在一起,构成一个整体的结构单元,具有很高的承载能力和刚度。
相比传统的混凝土墙,双钢板混凝土组合剪力墙具有更好的延性和韧性,在地震作用下具有更好的变形能力,并且可以大幅度减小结构的自重。
由于钢板的加入,还可以提高结构的抗剪性能和抗弯刚度,增加结构的整体稳定性。
二、双钢板混凝土组合剪力墙的抗震性能研究现状1. 抗震性能试验研究国内外很多学者和建筑研究机构都进行了双钢板混凝土组合剪力墙的抗震性能试验研究,通过在地震模拟台上对不同尺寸、不同配筋方式、不同钢板厚度等参数的双钢板混凝土组合剪力墙进行拟静力试验和地震作用下的动力试验,获得了丰富的试验数据。
试验结果表明,双钢板混凝土组合剪力墙具有良好的抗震性能,能够在地震荷载下保持较好的整体稳定性,有着较好的抗震能力。
2. 数值模拟分析除了试验研究外,很多研究者还通过有限元模型对双钢板混凝土组合剪力墙的抗震性能进行了数值模拟分析。
通过数值模拟可以更加全面地研究结构在地震作用下的受力性能和变形特点,进一步优化结构的设计方案。
数值模拟分析可以辅助试验研究,为结构设计和工程应用提供更为详尽的理论分析依据。
三、双钢板混凝土组合剪力墙的发展趋势1. 优化设计目前,双钢板混凝土组合剪力墙的设计仍然存在一定的问题,如受力性能未能得到充分的发挥、连接处的构造设计不够合理等。
未来的研究应当进一步优化双钢板混凝土组合剪力墙的设计方案,提高结构的整体性能和抗震性能。
2. 工程应用随着双钢板混凝土组合剪力墙抗震性能研究的不断深入,其在工程应用中的潜力也越来越大。
未来,双钢板混凝土组合剪力墙将有望在高层建筑、大跨度建筑、工业厂房等领域得到更广泛的应用。
双钢板混凝土组合剪力墙抗震性能研究综述
双钢板混凝土组合剪力墙抗震性能研究综述双钢板混凝土组合剪力墙是一种新型的结构体系,结合了钢材和混凝土的优势,具有较好的抗震性能。
本文将对双钢板混凝土组合剪力墙的抗震性能进行综述,旨在为相关领域的研究工作提供参考和借鉴。
一、双钢板混凝土组合剪力墙的构造特点双钢板混凝土组合剪力墙是由混凝土和两片外壳钢板组成的墙体结构。
该结构将混凝土和钢板紧密结合在一起,既充分发挥了混凝土和钢板的优势,又克服了它们各自的不足之处。
钢板与混凝土之间的粘结作用使得该结构具有很高的抗震性能,同时还具有较好的承载性能和耐久性。
二、双钢板混凝土组合剪力墙的抗震性能1. 抗震性能参数双钢板混凝土组合剪力墙的抗震性能参数包括破坏模式、变形能力、刚度和周期等。
研究表明,该结构在地震作用下能够保持较好的整体稳定性,具有较大的变形能力和耗能能力,刚度和周期均满足规范要求。
2. 抗震性能对比与传统混凝土剪力墙相比,双钢板混凝土组合剪力墙在抗震性能上具有明显优势。
其承载能力更大,整体稳定性更好,变形能力更强,对地震的响应更为灵敏。
该结构在抗震设计中具有广阔的应用前景。
三、双钢板混凝土组合剪力墙的抗震设计应用1. 工程应用案例双钢板混凝土组合剪力墙已经在一些工程项目中得到了应用,取得了良好的效果。
例如某高层建筑项目采用了该结构体系,经历了地震的考验,整体结构完好无损,证明该结构具有很好的抗震性能。
2. 抗震设计标准针对双钢板混凝土组合剪力墙的抗震设计,相关标准和规范也在逐步完善和推广。
包括对该结构的受力分析、结构设计、施工工艺等方面进行了详细规定,为工程实践提供了技术支持。
四、双钢板混凝土组合剪力墙的研究现状和发展趋势1. 研究现状目前,关于双钢板混凝土组合剪力墙的研究已经取得了一定进展,涉及到了结构设计、受力性能、抗震性能等方面的深入研究。
这些研究成果为该结构的应用提供了理论依据和技术支持。
钢板剪力墙的抗震设计与应用研究
钢板剪力墙的抗震设计与应用研究摘要:根据当下钢板剪力墙在实际中的应用现状,针对钢板剪力墙的设计与应用进行分析与探讨,最后进行简单的总结与思考。
关键词:钢板剪力墙;抗震;设计;现状;措施随着经济的发展与城市规模的扩大,为更好的满足居民的居住需求,大规模的建筑得以兴建。
针对剪力墙的设计,关系到建筑的主体结构的稳定与建筑功能的实现,同时对于建筑抗震能力有着很大的关系。
随着建筑技术以及施工管理水平的提升,科学的、规范的剪力墙抗震设计为建筑的结构安全有了更好的保障。
但是,在实际应用中,出现了不少问题,需要对钢板剪力墙的抗震设计进行探讨与研究,以提高钢板剪力墙的抗震设计与应用水平。
一、关于剪力墙的基本概述剪力墙一般又可以称之为抗风墙以及抗震墙,或者被称之为结构墙。
其是指在建筑物中,对风荷载以及地质作用力起主要承受能力的墙体。
当下,随着混凝土技术水平的提高,建筑领域内剪力墙的主体结构采用混凝土材料制造。
主要可以分为平面剪力墙以及平面剪力墙[1]。
(一)平面剪力墙的抗震基本介绍平面剪力墙的主要应用范围包括升板结构、无梁楼盖体系以及钢筋混凝土框架结构。
在进行平面剪力墙的施工时,为了能够增加建筑结构的整体强度、墙体的刚度以及对倒塌的抵抗能力,通常要在剪力墙的某些部位进行浇筑或者是预制装配钢筋混凝土,以提高建筑整体质量。
也可以在施工中将剪力墙与周边梁以及柱同时进行浇筑作业,以达到建筑的优质整体效果。
(二)筒体剪力墙的抗震基本介绍筒体剪力墙一般适用于高层建筑,在超高层建筑中使用较为广泛,也会在建筑的高耸结构以及悬吊结构中进行使用。
为了达到筒体剪力墙更好的抗震效果,剪力墙的使用材料也是钢筋混凝土。
与平面剪力墙相比,筒体剪力墙能够承受更大的水平荷载力。
因此,在地震区域进行建筑的建设中,通常都会采用筒体剪力墙(附表:钢筋混凝土混合结构房屋适用的最大高度)。
表:钢筋混凝土混合结构房屋适用的最大高度二、钢板剪力墙的抗震设计模型分析钢板剪力墙作为新型的抗测力体系,其良好的性能在多种建筑类型中得到广泛应用。
外包钢板混凝土组合剪力墙性能研究
外包钢板混凝土组合剪力墙性能研究钢板混凝土组合剪力墙是一种新型的结构体系,由钢板和混凝土组成。
它具有优异的抗震性能和承载能力,得到了广泛的应用。
本文将对外包钢板混凝土组合剪力墙的性能进行研究,并讨论其应用前景。
外包钢板混凝土组合剪力墙是一种由钢板外包的混凝土剪力墙。
在传统的混凝土剪力墙结构中,钢筋起到了主要的承载作用,而混凝土的作用仅限于在正常情况下充当压力层。
然而,在地震作用下,由于混凝土的脆弱性,一旦混凝土破坏,整个结构很容易崩塌。
而外包钢板混凝土组合剪力墙则通过在混凝土外包一层钢板,将钢板的韧性和混凝土的承载能力相结合,从而提高了结构的整体性能。
首先,外包钢板混凝土组合剪力墙的抗震性能显著提高。
在地震荷载作用下,钢板的弹塑性变形能够有效地吸收地震能量,减小了结构的动态响应,大大提高了结构的抗震能力。
而混凝土的存在则保证了结构的刚度,使得墙体更加稳定。
因此,外包钢板混凝土组合剪力墙能够在地震中保持相对较小的位移和较高的稳定性。
其次,外包钢板混凝土组合剪力墙的承载能力较高。
由于钢板的存在,墙体的强度和刚度得到了显著提高。
钢板可以承担大部分的水平力和剪力,减小了混凝土的受力范围,从而减小了混凝土墙体的厚度。
由于减小了墙体的厚度,可以使得建筑的使用面积增加。
另外,钢板的加入还能改善混凝土的工作性能,使得混凝土的耐久性也得到了提高。
最后,外包钢板混凝土组合剪力墙具有较好的施工性能和经济性。
与传统的混凝土剪力墙相比,外包钢板混凝土组合剪力墙的施工过程相对简单,且可扩展性强。
由于混凝土墙体的厚度较小,施工成本也相对较低。
此外,外包钢板混凝土组合剪力墙还能够回收利用,减少了资源的浪费。
综上所述,外包钢板混凝土组合剪力墙具有优异的抗震性能和承载能力,广阔的应用前景。
未来的研究可以进一步探索其在不同结构体系中的应用,优化其结构和性能,促进其在工程领域的推广应用。
钢板剪力墙的发展与研究现状_郭彦林
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科研开发
混凝土施工周期而影响整个工程的进度。!) 经济 性: 经分析比较, 钢板墙体系比采用钢框架结构体系 / 。 耗钢量大约减少" ! 我国 # # 层的上海新锦江饭店核心筒也采用了 钢板墙结构, 其钢板厚为" $ $% %。 图" 为在建的位于美国洛杉矶的 & " 层建筑。
〔 〕 # 电视 等 却 发 生 了 严 重 损 坏 。因 此, 在抗震设计
中, 非结构构件的连接设计也不容忽视。 ! 钢板墙的形式 ! " # 薄钢板墙和厚钢板墙 按内嵌钢板宽厚比 ! " % ( / / 9 #, $) % 的大小, 钢板墙可分为厚钢板墙和薄钢板墙。 厚板剪力墙 ( ) 有较大的弹性初始面内 ! !’ & $ 刚度, 且在大震作用下具有良好的延性及稳定的滞 回性能。厚板剪力墙通过面内抗剪承担侧向水平 力, 一般不会发生局部屈曲, 即使发生屈服后屈曲也 不会形成较大的拉力带, 对周边框架梁柱的依赖程 度小。厚板剪力墙采用低屈服点钢材较适宜, 抗侧 力设计值较大时除外。厚板墙的最大不足是耗钢量 大及成本高, 其发展受到一定的限制。 薄板剪力墙 ( )由于其宽厚比较大, 在 ! "’ & $ 侧向力较小时就发生局部屈曲, 并随着侧向力的逐 渐增大在钢板墙对角线方向形成拉力带; 拉力带锚 固在钢板墙周边梁柱构件上, 对柱会形成附加弯矩。 因此在设计薄钢板墙时对其周边构件要适当加强, 以保证钢板墙拉力带充分发挥作用。另外, 从耗能 能力方面讲, 薄钢板剪力墙的滞回曲线有不同程度 的捏拢现象, 不如厚钢板墙滞回曲线饱满。 ! " ! 加劲和非加劲钢板墙 加劲钢板墙的设计原理是利用不同形式的加劲 肋延缓钢板的屈曲, 提高钢板的极限承载力及延性 性能。对薄钢板墙, 可以通过设置加劲肋以改善其 受力性能及延性。 加劲肋有多种形式, 如十字或井字形布置的加 劲肋、 对角交叉加劲肋和门、 窗洞边加劲肋等。 设置加劲肋的最大优点是提高薄板的弹性刚 度, 并使其在弹塑性范围内具有稳定饱满的滞回曲 线, 克服薄钢板滞回曲线的 “捏拢” 现象。 图!为在美国已实际应用的几种典型的非加劲
双钢板混凝土组合剪力墙研究新进展
双钢板混凝土组合剪力墙研究新进展随着高层建筑和超高层建筑的快速发展,结构安全性问题备受。
双钢板混凝土组合剪力墙作为一种新型的高层建筑结构形式,具有优良的抗震性能和结构稳定性,得到了广泛的研究和应用。
本文将介绍双钢板混凝土组合剪力墙的研究新进展,包括其特点、应用范围、研究方法及未来发展方向。
双钢板混凝土组合剪力墙是一种由上下两层钢板与内部混凝土组合而成的墙体结构。
这种墙体结构具有以下特点:高强度:由于双钢板混凝土组合剪力墙采用钢板和混凝土相结合的方式,使其具有较高的强度和承载能力。
抗震性能好:双钢板混凝土组合剪力墙在地震作用下具有较强的耗能能力和变形能力,能够有效提高建筑物的地震烈度指标。
施工方便:双钢板混凝土组合剪力墙采用工厂化生产,现场安装,施工方便快捷,能够缩短工期,降低成本。
双钢板混凝土组合剪力墙在高层建筑和超高层建筑中具有广泛的应用范围。
例如,在酒店、写字楼、住宅楼等建筑物中均可应用。
同时,这种墙体结构在桥梁、高速公路等基础设施领域也有着广泛的应用前景。
近年来,国内外学者对双钢板混凝土组合剪力墙的研究方法主要集中在以下几个方面:有限元分析:通过有限元软件对双钢板混凝土组合剪力墙进行模拟分析,对其在各种工况下的力学性能进行深入研究。
试验研究:通过对双钢板混凝土组合剪力墙进行试验研究,获得其实际性能指标,为工程应用提供可靠的依据。
理论分析:通过对双钢板混凝土组合剪力墙进行理论分析,建立更为精确的计算模型,以便更好地指导工程实践。
随着研究的深入,双钢板混凝土组合剪力墙在高层建筑和超高层建筑中的应用越来越广泛。
未来,双钢板混凝土组合剪力墙的研究将朝着以下几个方向发展:优化设计:进一步优化双钢板混凝土组合剪力墙的设计,提高其结构安全性和经济性。
新型材料的应用:探索新型材料在双钢板混凝土组合剪力墙中的应用,以获得更好的性能指标和经济效益。
多尺度分析:采用多尺度分析方法对双钢板混凝土组合剪力墙进行模拟分析,以获得更精确的结果。
钢板剪力墙的研究与进展
第34卷第3期2017年6月吉林建筑大学学报Journal of Jilin Jianzhu University Vol.34No.3Jun.2017收稿日期:2017-01-20.作者简介:刘伟(1962 ),男,吉林省长春市人,教授,硕士.钢板剪力墙的研究与进展刘伟王超(吉林建筑大学土木工程学院,长春130118)摘要:钢板剪力墙是一种良好的抗侧构件.本文对钢板剪力墙进行了分类讨论及相关研究文献的阐述,探讨了每一类钢板剪力墙的研发过程、研究内容及性能,列举了其具有的优点,并对应用情况进行了讨论.关键词:钢板剪力墙;屈曲后性能;拉力场;文献中图分类号:TU 391文献标志码:A 文章编号:2095-8919(2017)03-0026-05Research and Development of Steel Plate Shear WallLIU Wei,WANG Chao(School of Civil Engineering,Jilin Jianzhu University,Changchun 130118,China )Abstract:Steel plate shear wall is a favorable lateral resisting element.In this paper,it is discussion on classifica-tion and related research literature for steel plate shear wall,discussing the research and development process and studies of each type of steel plate shear wall,enumerating its advantages and summarizing the conclusions drawn from previous studies.According to above researches,it explores the advantages and disadvantages of each kind of steel plate shear wall and discussion about practical application,and some conclusions are obtained.Keywords:steel plate shear wall;post -buckling behavior;tension field;literature随着我国社会的不断发展进步,我国钢产量已经稳居世界第一,建筑行业用钢也得到了飞速发展.钢结构建筑已经成为我国建筑的重要组成部分,其中钢框架-剪力墙(核心筒)结构体系由于自身优势突出越来越多的被使用到高层建筑中.剪力墙作为该体系的重要构件,可以采用混凝土剪力墙、钢板剪力墙等.随着时代发展和科学进步,对钢板剪力墙的探究得到了极大重视.1钢板剪力墙的组成及优点钢板剪力墙结构单元由内嵌钢板及边缘构件(梁、柱)组成.其内嵌钢板与框架的连接通过鱼尾板过渡,即预先将鱼尾板与框架焊接,内嵌钢板再与鱼尾板焊接(双面角焊缝)或栓接[1].与其他类型剪力墙相比,钢板剪力墙具有以下优点:①节省用钢量;②造价便宜,施工简单;③延性有所提高;④自重轻,增加使用面积;⑤连接方式简单.2钢板剪力墙的分类及研究现状根据钢板不同的面外约束,本文将钢板剪力墙结构划分为八大类:非加劲钢板剪力墙(图1(a ))、加劲钢板剪力墙(图1(b ))、两侧开缝钢板剪力墙、开洞钢板剪力墙(图1(c ))、压型钢板剪力墙(图1(d ))、带竖缝钢板剪力墙(图1(e ))、组合钢板剪力墙(图1(f ))及防屈曲钢板剪力墙(图1(g ))等.第3期刘伟,王超:钢板剪力墙的研究与进展27(a)Steel plate shear wall(b)Stiffened steel plate shear wall(c)Steel plate shear wall with opening(d)Shear walls composed of profiled steel sheeting (e)Steel plate shearwall with slits(f)Composite steelplate shear wall(g)Buckling restrainedsteel plate shear wall图1钢板剪力墙的分类Fig.1Classification of steel plate shear walls2.1非加劲钢板剪力墙非加劲钢板剪力墙主要指钢板部分没有做另外处理的墙体,非加劲钢板剪力墙可分为非加劲厚钢板剪力墙;非加劲薄钢板剪力墙和低屈服点钢板剪力墙.2.1.1非加劲厚钢板剪力墙在20世纪70年代的美国,学者对于薄钢板屈曲后性能的认识还不够充分,非加劲厚钢板剪力墙应运而生,将钢板剪力墙剪切屈曲不先于剪切屈服,承载能力极限是剪切屈曲应力作为设计原则.厚钢板剪力墙一般按照国际通用的正则化宽厚比进行定义.厚钢板剪力墙通过面内抗剪承担侧向荷载,弹性初始刚度大,承载力高,滞回耗能理想,不易发生局部屈曲,对周边框架依赖程度小,是高震区抗侧构件的重要选择.由于非加劲厚钢板剪力墙调整刚度不便,用钢量过大,生产成本高,应用受到了极大的限制.明显的缺陷使其很少使用.2.1.2非加劲薄钢板剪力墙在20世纪80年代的加拿大,薄钢板依据通用的划分标准是指屈曲发生在弹性阶段的钢板,薄钢板剪力墙开始出现.钢板剪力墙要求屈曲不先于屈服,以剪切屈曲荷载作为极限承载力.薄钢板剪力墙与厚钢板剪力墙的定义方法相同,只是厚度较薄.钢板通过鱼尾板有效连接于梁.柱边缘,屈曲后的强度远高于屈曲荷载,有效利用薄钢板的屈曲后性能.但也有不足之处,主要包括:在较大的水平荷载作用下,产生的较大击鼓声;需要较高的防火措施;剪力墙的耗能能力不够理想;非加劲薄钢板剪力墙屈曲后产生的拉力场对边柱造成较大的附加弯矩,对稳定性产生不利影响.Thorburn,Kulak等[2-3]提出了拉力条简化模型,模型利用了非加劲薄钢板屈曲后的强度,并对两层非加劲薄钢板进行了反复荷载试验研究,认为刚接钢板剪力墙耗能能力明显优于铰接钢板剪力墙;Driver,Kulak 等[4]完成了1个四层单跨刚接框架非加劲钢板墙的往复加载试验研究,试验模型表现出很好的延性和较强的耗能能力.28吉林建筑大学学报第34卷2.1.3低屈服点钢板剪力墙低屈服点钢板剪力墙起源于20世纪末期的日本.为了减弱钢板拉力场对柱子产生的附加弯矩,措施之一是使用低屈服点钢板来降低拉力场的强度.日本学者通常认为低屈服点钢材的材料屈服强度为100MPa 165MPa.因为此类钢材较早进入屈服使其不仅具用非常好的耗能能力而且还具有更长的低周循环疲劳寿命和更好的可焊性.Nakashima等[5]通过试验表明,低屈服点钢材的屈服强度低,而伸长率高,其抗剪滞回曲线呈很饱满的梭型,性能明显优于Q235钢;Chen,Jhang[7]通过试验研究了低屈服点钢板剪力墙的滞回性能,试验表明低屈服点钢板剪力墙的耗能能力和变形能力非常好,利用相应的模型对其进行仿真模拟,结果与试验结果吻合较好.2.2加劲钢板剪力墙加劲钢板剪力墙最早起源于美国,20世纪70年代日本也开始发展钢板剪力墙.加劲肋板与内填板通过焊缝或螺栓连接,形成一种线性接触约束,合理的加劲形式可以提高加劲钢板的强度,使其耗能能力有所提升,整体破坏一般在加劲板破坏之后.加劲钢板剪力墙具有很多优点,钢板剪力墙通过加劲的措施有效提高构件的耗能能力和抗侧刚度,提高了钢板的屈曲荷载,抑制钢板的屈曲.但是加劲所产生的材料和人工费用提高了造价.加劲钢板剪力墙也存在着以下缺点:施焊时容易“焼穿”,降低了钢板墙的延性;焊接应力和面外变形削弱了钢板墙的抗侧刚度;加劲肋容易发生局部屈曲,且加速了加劲肋的断裂,失去了加劲的作用.陈国栋[8]通过6个钢板剪力墙模型的往复荷载试验研究,比较全面地研究了钢板剪力墙的抗侧性能.分别对非加劲钢板剪力墙、十字加劲钢板剪力墙和交叉加劲钢板剪力墙施加循环荷载或单向静力荷载研究其抗震性能或抗剪性能,对加劲钢板剪力墙的后续研究做出了贡献.2.3两侧开缝钢板剪力墙两侧开缝钢板剪力墙是由我国学者提出的.两侧开缝钢板剪力墙的提出是为了避免两边连接产生的拉立场造成的附加弯矩对柱子的不利影响.两侧开缝钢板剪力墙关键构造包括上、下边与框架梁相连,在左、右两侧与框架柱之间留出一定的距离,其主要的形式有非加劲、两侧加劲和全加劲等.钢结构建筑中,为了满足开洞的需要,有时使用四边镶嵌固定钢板墙或支撑无法满足要求,而采用两边开缝钢板墙则能很好达到目的.钢板墙与柱子不连接,只与上、下梁链接,钢板墙有一部分区域不能发挥作用,所以两侧开缝钢板剪力墙的抗侧刚度和极限承载力都有明显的下降.缪友武[9]为了减小钢板拉立场对于柱子产生的附加弯矩,削弱不利影响,提出了两侧开缝钢板剪力墙,并研究了其抗剪性能.2.4开洞钢板剪力墙为了削弱拉力场对框架柱产生的不利影响,最容易想到的办法就是削弱钢板的拉立场,于是学者提出了开洞钢板剪力墙.虽然开洞剪力墙减小了拉立场,增加了对框架柱的保护,但是对于剪力墙的承载力、刚度和耗能能力都有不利的影响.在高层建筑的设备层设置开洞钢板剪力墙,洞口的布置有利于设备管线的穿越.但是开洞增加了制作工序,费用有所提高.文献[10]完成了两个开洞钢板剪力墙的试验研究,试验结果表明,合理的开洞使钢板剪力墙的承载能力及延性降幅不大,属于可以接受的范围;郝际平、曹春华等[11]进行了两个开洞薄钢板的往复荷载试验研究,研究认为开洞能够避免薄板墙的捏缩效应,调节内填板与框架的刚度比.2.5压型钢板剪力墙假定不存在拉力场对框架柱的附加弯矩,即剪力墙不屈曲.压型钢板剪力墙、厚钢板剪力墙及加劲肋薄钢板剪力墙都可作为选择之一.压型钢板剪力墙能够显著增强墙板面外刚度,屈曲荷载大为提高.压型钢板剪力墙可以很大程度上提高墙板的屈曲荷载,产生厚钢板的受力特征.但是压型钢板很薄,一般发生折屈破坏,快速失去承载力,展现出脆性破坏的特征,延性极差,在反复荷载作用下,承载力很低.Berman等[12]完成了压型钢板剪力墙的拟静力试验研究,研究认为在拟静力作用下,较薄的压型钢板剪力墙很容易发生屈曲,屈曲后又不能形成有效的拉立场,延性偏低.第3期刘伟,王超:钢板剪力墙的研究与进展292.6带竖缝钢板剪力墙带竖缝钢板剪力墙由Hitaka等[13]在混凝土剪力墙开缝的启示中提出的,其关键构造与两侧开缝钢板剪力墙类似,把整块钢板切割成一系列的细长小柱,像受弯柱一样工作,钢板的剪切变形变为弯曲变形,以此提高剪力墙的延性.由于带竖缝钢板剪力墙的侧移刚度有所减小,可避免不必要的地震作用导致的破坏.在施工条件有所限制且所需薄板不易获得时,可采用带竖缝钢板剪力墙.但是带竖缝剪力墙存在明显的缺点,带竖缝钢板剪力墙的承载力、刚度及耗能能力都有折减,延性也未必提高,而且设计难度很大,施工工艺增加,增加了造价.Hitaka,Matsui[13]提出了带缝钢板剪力墙,并对其承载力和刚度进行了试验研究,试验表明合理的开缝在层间位移达到3%时承载力和刚度没有明显的变化;蒋路、陈以一等[14-15]进行了两个带缝钢板剪力墙的试验研究,并对在往复荷载作用下带缝钢板剪力墙的局部失稳和螺栓滑移进行了研究.2.7组合钢板剪力墙组合钢板剪力墙是在钢板单面或双面现浇钢筋混凝土结构,二者之间有连接,双面设置时组成的截面形状和性能类似与胶合板中的三合板结构.组合钢板剪力墙的外包混凝土的作用很大,不仅自身的造价便宜,工序简单,而且在较大的侧移下,为内嵌钢板提供侧向约束,防止钢板发生面外屈曲,更有隔声、保温、防火的作用.组合钢板剪力墙具有良好的延性和塑性变形能力.但是在内嵌钢板面内发生变形时必然引起混凝土参与受力而开裂,导致混凝土板的不断脱离,后期表现与非加劲钢板剪力墙一样.Astaneh,Zhao等[16-18]完成了组合钢板剪力墙试验研究,研究认为组合钢板的外包混凝土可以防止内嵌钢板发生面外屈曲,但是对提高剪力墙的抗侧能力作用不明显;郭彦林等[19]进行单层单跨组合钢板墙试验,采用4ˑ4的抗剪栓钉的布置,在加载试验作用下,整块混凝土块与内嵌钢板完全脱离,试验表明若要延缓混凝土板的脱落,需布置更加稠密的栓钉.2.8防屈曲钢板墙为改进组合板的不足,清华大学提出了防屈曲钢板剪力墙.剪力墙由内嵌钢板和两侧预制混凝土板及边缘梁柱组成,内嵌钢板与预制混凝土板可以相对滑移,两侧预制混凝土板与梁柱之间留有一定的间隙,形成类似于三明治的结构形式,预制混凝土盖板与钢板通过螺栓连接,两侧盖板上预留孔径要大于螺栓杆直径.防屈曲钢板剪力墙的混凝土盖板对于防止内嵌钢板发生面外屈曲有很大的作用,内嵌钢板与预制混凝土板可以相对滑移等构造对于混凝土板的保护至关重要.防屈曲剪力墙极大的削弱了内嵌钢板的拉立场效应,提高了承载力,减小了钢板的捏缩效应,明显提高了耗能能力,实用性、经济性更好.Tsai,Li等[20-21]完成了两个足尺单跨大高宽比防屈曲钢板剪力墙拟静力试验研究,提出了相应的设计方法,并在试验中得到了验证;郭彦林、董全利等[22-24]通过试验研究认为防屈曲钢板剪力墙的耗能能力优于非加劲钢板剪力墙,并且防屈曲钢板剪力墙对框架柱起到了一定的保护作用.3研究存在的问题及发展趋势大量的理论和试验研究表明钢板墙有良好的侧向刚度和抗震性能,是一种优异的抗侧力构件.关于钢板剪力墙的内嵌版与钢框架的连接、剪力墙框架与结构体系的连接、钢板剪力墙与框架之间匹配度等多方面研究都有了很大的发展,为其成为传统抗侧体系的替代品做出了贡献.目前,对钢板剪力墙的研究以试验研究和理论分析为主要的研究方法.对于钢板剪力墙还存在如下问题:(1)钢板剪力墙的研究主要集中于钢板,对于钢板的受力分析,破坏形式,形式改进等取得了比较明显的成效.少有考虑钢框架对于钢板剪力墙的影响,特别是框架节点对于钢板剪力墙的影响;(2)考虑钢框架及框架节点的钢板剪力墙的抗震性能的研究并不多,半刚性框架节点失效对于剪力墙的耗能影响尚不清楚;(3)对于钢板剪力墙的研究大多将其作为一个独立的个体,并没有将其和结构框架同时考虑,钢板剪力墙与结构框架之间的匹配问题可以作为一个新的研究问题;30吉林建筑大学学报第34卷(4)国内外对钢板墙还处于探索性研究阶段,在研究广度和深度方面存在一定的不足,没有统一的设计理论和成熟的设计方法.4结语综合所述,从开始使用钢板剪力墙作为抗侧体系到如今钢板剪力墙不断的发展完善,应用于实际工程中,人们逐步认识到钢板剪力墙是一种良好的抗侧体系.在对各种钢板剪力墙的研发过程、研究内容及性能进行了阐述的基础上,对钢板剪力墙研究存在的问题和发展趋势提出了一些自己的见解.参考文献[1]郭彦林,周明.钢板剪力墙的分类及性能[J].建筑科学与工程学报,2009,26(3):1-13.[2]Thorburn LJ,Kulak GL.Analysis of steel plate shear walls[R].Edmonton:Structural EngineeringRep.No.107.Dept of Civil Engineering,Uni-versity of Alberta,Canada,1983.[3]Tromposch EW,Kulak GL.Cyclic and Static Behavior of Thin Panel Steel Plate Shear Walls[R].Edmonton:Structural EngineeringRep.No 145,Department of Civil Engineering,University of Alberta,Canada,1987.[4]RG Driver,GL Kulak,AE Elwi,DJL Kemnnedy.FE and simplified modeling of a steel plate shear wall[J].Journal of structure Engineering,ASCE,1998,124(2):121-130.[5]Nakashima M,Akawaza T,TSUJI B.Strain hardening Behavior of Shear Panels Made of Low yield Steel II:Model[J].Journal of Structural Engin Bering,1995,121(12):1750-1757.[6]蔡克锉,林盈成,林志翰.钢板剪力墙抗震行为与设计[J].建筑钢结构进展,2007,9(5):19-25.[7]Chen SJ,Chyuan J.Cyclic behavior of low yield point steel shear walls[J].Thin-Walled Structures,2006,44:730-738.[8]陈国栋.钢板剪力墙结构性能研究[D].北京:清华大学,2002.[9]缪友武.两侧开缝钢板剪力墙结构性能研究[D].北京:清华大学,2004.[10]JJ Shishkin,RG Driver,GY Grondin.Analysis of steel plate shear walls using the modified strip model[J].Journal of structural Engineering,2009,135(11):1357-1366.[11]郝际平,曹春华,王迎春,李峰.开洞薄钢板剪力墙低周反复荷载试验研究[J].地震工程与工程振动,2009,29(2):39-43.[12]Berman JW,Brunea M.Experimental Investigation of Light-gauge Steel Plate Shear for the SeismicRetrofit of Buildings[R].Buffalo:Multi-disciplinary Center for Earthquake EngineeringResearch,2003.[13]Hitaka T,Matsui C.Experimental Study on Steel Shear Wall with Slits[J].Journal of Structure Engineering,2003,129(5):586-595.[14]蒋路,陈以一,汪文辉,蔡玉春.足尺带缝钢板剪力墙低周往复加载试验研究工[J].建筑结构学报,2009,30(5):58-64.[15]蒋路,陈以一,卞宗舒.足尺带缝钢板剪力墙低周往复加载试验研究[J].建筑结构学报,2009,30(5):65-71.[16]Astaneh AA.Experimental and Analytical Studies of Composite(Steel-Concrete)Shear Walls[R].Research Project,Sponsored by the Nation-al Science Foundation,Department of Civil and Env&Engrg Univ of California,Berkeley,1998.[17]Astaneh AA,Zhao QH.Cyclic tests of steel plate shear walls[R].ResearchReport to Sponsor,Department of Civil and Env.Eng,Univ of Cali-fornia,Berkeley,2000.[18]Astaneh AA.Seismic behavior and design of composite shear walls.Steel tips report[R].Structural steel educational council,Moraga,CA,2001.[19]郭彦林,董全利,周明.防屈曲钢板剪力墙滞回性能理论与试验研究[J].建筑结构学报,2009,30(1):31-39.[20]Li CH,Tsai KC,et al.Cyclic tests of four two-story narrow steel plate shear walls.Part2:Experimental results and design implications[J].Earthquake Eng Struct.Dyn,2010,39:801-826.[21]Li CH,Tsai KC.ExperimentalResponse of Four2-Story Narrow Steel Plate Shear Walls[R].Proceedings of the2008Structures Congress,Vancouver,BC,Canada,2008.[22]郭彦林,周明.非加劲与防屈曲钢板剪力墙性能及设计理论的研究现状[J].建筑结构学报,2011,32(1):1-16.[23]郭彦林,董全利,周明.防屈曲钢板剪力墙弹性性能及混凝土盖板约束刚度研究[J].建筑结构学报,2009,30(1):40-47.[24]郭彦林,董全利,周明.防屈曲钢板剪力墙滞回性能理论与试验研究[J].建筑结构学报,2009,30(1):31-39.。
组合钢板剪力墙的力学性能研究现状分析
公式及滞回曲线[13]。
包 钢 板 CSPSW,是 一 种 常 用 于 装 配 式
相关设计规程的编制提供了理论依据。
2.1.2.2 两边连接的 CSPSW
钢结构高层建筑中的新兴构件,由在两
尽管四边连接的 CSPSW 承载和耗
侧面层钢板间浇筑混凝土形成,其在《钢
4
结语
CSPSW 通过混凝土与钢板之间的
组合钢板剪力墙的力学性能研究现状分析
张皖骏
建筑结构研究与应用
安徽建筑
作者简介:
张皖骏(1997-),女,安徽亳州人,本科毕业于
安徽建筑大学,研究生毕业于伦敦大学学院,
研究生,硕士,助理工程师。专业方向:土木
工程。
(安徽省建筑科学研究设计院,安徽
摘
合肥
要:组合钢板剪力墙作为一种新型高层结构抗侧力构件引起国内外学者的广泛关
载力计算公式[15]。
2.2.2 设竖向缝
[21]
为了研究预制混凝土盖板对钢板的
蔡健等 设计了一种新型双层钢板
影响及钢板厚度与 CSPSW 力学性能的
CSPSW,即在边缘构件和组合墙间设竖
率、板厚、高厚比、跨高比、抗剪螺栓连接
件预紧力等,都对 CSPSW 的性能有一
定影响。
对两个两边连接的组合钢
向缝,用盖板连接件螺旋连接墙体中间
震设计对结构体系的抗侧力构件提出了
更高的要求,传统钢筋混凝土剪力墙自
重较大、延性相对较小,已不再满足需
要。
因此,20 世纪 70 年代,钢板剪力墙
作为一种新型抗侧单元应运而生[3]。近
年来,随着国内外学者的研究不断深化,
钢板剪力墙的形式逐渐多元化,其中,组
图1
高层建筑剪力墙设计与研究现状
高层建筑剪力墙设计与研究现状在当今城市的天际线中,高层建筑如雨后春笋般拔地而起。
剪力墙作为高层建筑结构中至关重要的抗侧力构件,其设计的合理性直接关系到建筑的安全性、经济性和使用性能。
本文将对高层建筑剪力墙的设计与研究现状进行探讨。
一、剪力墙的定义与作用剪力墙,又称为抗风墙、抗震墙或结构墙,是一种用于抵抗水平荷载(如风荷载和地震作用)的钢筋混凝土墙体。
在高层建筑中,水平荷载往往成为控制结构设计的主要因素,而剪力墙能够有效地承担这些水平力,防止结构发生过大的侧向位移和变形,从而保障建筑的稳定性和安全性。
二、剪力墙的类型1、整体墙没有洞口或洞口很小的剪力墙可视为整体墙。
其受力特点类似于悬臂梁,在水平荷载作用下,整面墙的变形以弯曲变形为主。
2、小开口整体墙洞口稍大,但洞口面积不超过墙体面积 15%的剪力墙称为小开口整体墙。
其受力性能仍接近整体墙,但由于洞口的存在,墙肢的局部弯矩会有所增加。
3、联肢墙洞口较大,连梁刚度较大的剪力墙称为联肢墙。
连梁将墙肢连接在一起,墙肢和连梁共同工作,在水平荷载作用下,墙肢以弯曲变形为主,连梁以剪切变形为主。
4、壁式框架洞口更大,连梁刚度较小的剪力墙称为壁式框架。
其受力性能与框架结构较为相似,但墙肢的刚度较大,对结构的抗侧力仍有重要贡献。
三、剪力墙的设计要点1、墙肢的布置剪力墙的墙肢应均匀、对称布置,使结构的质心和刚心尽量重合,减少扭转效应。
墙肢的长度不宜过长或过短,过长容易导致墙体出现薄弱部位,过短则会增加墙肢数量,增加施工难度和成本。
2、墙厚的确定剪力墙的厚度应根据结构的高度、抗震等级、风荷载大小等因素确定。
一般来说,底层剪力墙的厚度较大,随着楼层的增加,墙厚逐渐减小。
3、混凝土强度等级混凝土强度等级的选择应综合考虑结构的受力要求、施工条件和经济因素。
高强度等级的混凝土可以减小墙体的截面尺寸,但也会增加施工难度和成本。
4、配筋设计剪力墙的配筋包括竖向分布钢筋和水平分布钢筋。
钢板剪力墙的发展与研究现状
钢板剪力墙的发展与研究现状钢板剪力墙是一种新型的抗侧力结构,具有优异的抗震性能和施工效率。
本文系统地介绍了钢板剪力墙的发展历程、基本概念、优点及应用领域,总结了当前的研究现状和存在的问题,并展望了未来的发展方向和趋势。
随着高层建筑和地震工程的发展,对结构抗侧力的要求越来越高。
钢板剪力墙作为一种新型的抗侧力结构,具有优良的抗震性能和施工效率,得到了广泛和研究。
钢板剪力墙的发展可以追溯到20世纪初,当时主要用于军事工程和桥梁工程。
随着科技的进步,钢板剪力墙逐渐应用于高层建筑和地震工程中。
进入21世纪,钢板剪力墙在地震工程和高层建筑领域的应用越来越广泛,研究也越来越深入。
抗侧力性能优异:钢板剪力墙具有较高的抗侧刚度和承载能力,能够有效抵抗地震作用和风荷载。
施工效率高:钢板剪力墙可以采用工厂化生产,现场装配,缩短了施工周期,提高了施工效率。
节能环保:钢板剪力墙材料可回收利用,符合绿色建筑和可持续发展的要求。
适用范围广:钢板剪力墙适用于各种高层建筑和地震工程,具有广泛的应用前景。
高层建筑:作为一种新型的高层建筑抗侧力结构,钢板剪力墙在高层建筑中的应用越来越广泛。
地震工程:钢板剪力墙具有优异的抗震性能,在地震工程中得到广泛应用,为结构提供了更加可靠的安全保障。
其他领域:钢板剪力墙还广泛应用于桥梁工程、核电站、储液罐等特殊工程中,展示了其广泛的应用前景。
目前,钢板剪力墙的研究主要集中在以下几个方面:受力性能:对钢板剪力墙的受力性能进行研究,包括承载能力、变形性能等方面,以了解其工作机理和破坏模式。
优化设计:针对钢板剪力墙的设计进行优化,包括材料选择、截面设计、连接构造等方面,以提高其抗震性能和施工效率。
数值模拟:采用数值模拟方法对钢板剪力墙的性能进行模拟分析,以便更好地理解其工作性能和设计方法。
耐久性研究:对钢板剪力墙的耐久性进行深入研究,包括影响因素、检测方法、维护措施等方面,以保证其长期使用性能。
工程应用:结合具体工程应用案例,对钢板剪力墙的设计、施工及维护进行总结和经验教训的归纳,以便更好地推广应用。
双钢板-混凝土组合剪力墙研究新进展共3篇
双钢板-混凝土组合剪力墙研究新进展共3篇双钢板-混凝土组合剪力墙研究新进展1双钢板-混凝土组合剪力墙是一种新兴的结构形式,以其较高的刚度、变形能力和抗震性能成为结构工程领域的研究热点之一。
本文将从新进展、发展现状、优缺点和应用前景四个方面进行分析。
一、新进展1.1.钢材选择首先,钢材选择将影响混凝土组合剪力墙的性能与可靠性。
过去采用Q345B及Q235的低合金钢进行构造,在现阶段,为进一步优化设计,进口钢材及高强度钢材也被广泛应用。
而这些材料的引用需进行的材料协调处理及检测。
1.2.电伸缩应变计技术其次,电伸缩应变计技术也成为推广策略之一。
通过该技术的运作,提高了双钢板-混凝土组合剪力墙的设计精度,减小动载下的振动,提高了传感器的精度。
结果显示该技术能够稳定地记录和观测双钢板-混凝土组合剪力墙的振动特性,有效地提高了该体系在地震中的稳定性。
1.3.内配筋接着,内配筋的设计也得到了优化。
不同于传统钢筋加固处理,内配筋主要是针对混凝土内部施加预应力,使其在较大变形发生时仍保持一定的刚度,从而发挥其最优的抗震性能。
1.4.层间位移层间位移也是该结构设计优化的重要方面。
相较于传统抗震墙体结构,该结构设计采用双钢板结构,钢板与混凝土剪力芯层之间,存在一定的相对滑移。
当地震发生时,滑移彼此的阻力将受到考察,进而影响抗震设计,因此,开展层间位移的研究具有十分重要的意义。
二、发展现状2.1.结构设计优化双钢板-混凝土组合剪力墙的结构设计中,问题主要存在于刚度不均衡、剪力承载能力低和自重偏大等问题,因此结构设计方面的优化,成为建造时需要克服的问题。
2.2.施工难度其次,施工难度较高也是双钢板-混凝土组合剪力墙遭遇的另一个难题。
由于其难度较大,施工时会遇到材料协调、加工质量不高、施工周期长等问题。
2.3.完善测试手段为解决这些问题,科研人员需要完善测试手段,以全面了解双钢板-混凝土组合剪力墙服务性能和抗震能力等特点,从而进一步推进该设计方案的应用。
新型剪力墙结构的展望
新型剪力墙结构的展望在现代建筑领域,剪力墙结构作为一种重要的抗侧力结构体系,一直在不断发展和创新。
新型剪力墙结构的出现,为建筑设计和施工带来了更多的可能性,也为建筑行业的可持续发展注入了新的活力。
本文将对新型剪力墙结构的发展趋势、优势以及面临的挑战进行探讨,并展望其未来的应用前景。
一、新型剪力墙结构的发展趋势1、高性能材料的应用随着材料科学的不断进步,高性能材料在剪力墙结构中的应用越来越广泛。
高强度钢材、高性能混凝土以及纤维增强复合材料等的出现,使得剪力墙的承载能力和抗震性能得到显著提高。
例如,采用高强度钢材制作的剪力墙能够在减小构件尺寸的同时提高结构的强度和稳定性;高性能混凝土则具有更高的抗压强度和耐久性,能够延长剪力墙的使用寿命。
2、智能化设计与施工随着信息技术的飞速发展,智能化在建筑领域的应用日益深入。
在新型剪力墙结构的设计和施工中,借助计算机辅助设计(CAD)、计算机辅助工程(CAE)以及建筑信息模型(BIM)等技术,能够实现更加精确和高效的设计与施工。
通过 BIM 技术,可以对剪力墙结构进行三维建模和模拟分析,提前发现潜在的问题并进行优化,从而减少施工中的变更和返工。
同时,智能化施工设备的应用,如自动化焊接机器人、3D 打印技术等,能够提高施工质量和效率,降低人工成本。
3、绿色环保理念的融入在全球倡导可持续发展的背景下,绿色环保理念在建筑行业中得到了越来越多的关注。
新型剪力墙结构在设计和施工过程中,充分考虑了资源的节约和环境的保护。
例如,采用可回收材料制作剪力墙构件,减少建筑垃圾的产生;优化剪力墙的结构设计,降低材料的消耗;利用自然通风和采光,减少能源的消耗等。
此外,一些新型的绿色建材,如具有保温隔热性能的墙体材料,也在剪力墙结构中得到了应用,进一步提高了建筑的节能效果。
二、新型剪力墙结构的优势1、良好的抗震性能剪力墙结构本身具有较强的抗侧力能力,能够有效地抵抗地震作用。
新型剪力墙结构通过优化构件的形状、尺寸和连接方式,进一步提高了其抗震性能。
钢板剪力墙结构研究与工程应用概述
钢板剪力墙结构研究与工程应用概述摘要:钢板剪力墙指在钢框架结构基础上为提高结构刚度及抗震性能而在部分框架梁柱间内填钢板的结构。
研究学者们普遍认为这是一种抗震性能良好的结构形式。
这种结构自重轻,施工速度快,并且经受住了地震的考验。
关键词:钢板剪力墙结构应用概述(一)引言我国是地震多发地区,特别是2008年5月12日发生的汶川地震,给中国带来了巨大的灾难。
8.0级的强烈地震导致灾区房屋大量垮塌,很多群众被埋在废墟里,造成了极其严重的人民生命财产的损失。
研究发展抗震能力优越,能有效抵御强烈地震的抗侧力结构,使工程结构更加耐震,是非常有实际意义的。
近年来,在北美和日本开始兴起的钢板剪力墙结构,被研究学者普遍认为是一种抗震性能良好的结构形式。
钢板剪力墙结构指在钢框架结构基础上为提高结构刚度及抗震性能而在部分框架梁柱间内填钢板的结构。
在过去的几十年中,各国学者对这种结构进行了许多试验与理论方面的研究。
这些研究都得到了共同的结论:这种结构弹性初始刚度高、位移延性系数大、滞回性能稳定。
近年来得到了诸多研究者的关注,并在北京国贸大厦三期工程,天津市津塔工程等大型项目中得到了应用,有着独特优势并有良好发展前景。
这种结构在我国研究与应用均处于起步阶段,其抗震性能尚缺乏研究。
为推动钢板剪力墙在多高层结构中的应用,需要对其整体抗震性能进行深入的理论及试验研究。
加拿大钢结构设计规范CSA S16-01定义: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,并如图1.1所示: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。
a)无加劲钢板剪力墙b) 加劲钢板剪力墙c)带缝钢板剪力墙d)组合钢板剪力墙图1.1钢板剪力墙分类Fig. 1.1 Different types of steel plate shear wall structure图1.2无加劲钢板剪力墙Fig. 1.3 Unstiffend steel plate shear wall structure在20世纪70年代和80年代,美国大部分采用钢板剪力墙的建筑都在钢板的两侧设置纵向和横向加劲肋。
RC框架-两边连接钢板剪力墙结构研究综述
RC框架-两边连接钢板剪力墙结构研究综述摘要:钢板剪力墙是一种新型的抗侧力和消能减震构件,两边连接钢板剪力墙是内嵌钢板剪力墙只与框架梁相连,它可以减少钢板对框架柱产生的附加弯矩和轴力的影响,从而避免框架柱过早发生破坏。
本文叙述了两边连接钢板剪力墙结构的研究现状,RC框架-两边连接钢板剪力墙结构在抗震设计的不足。
关键词:RC框架;两边连接钢板剪力墙;抗震设计一、引言在我国近几十年来,发生了几次大地震:唐山地震,汶川地震等。
在国外也频繁发生地震:日本地震,尼泊尔地震等。
地震会造成人员伤亡和财产损失,还会引起严重的次生灾害。
发展新型高性能结构体系提高建筑结构的抗倒塌性能和震后可恢复性,已经成学术界和工程界的热点研究问题。
我国RC框架结构在房屋建筑结构中仍占据主流地位。
由于RC框架结构抗侧刚度相对较低,其在强震作用下易产生较大的侧向变形和残余变形,容易引起结构较大的损伤甚至倒塌以及震后修复带来了巨大的困难。
两边连接钢板剪力墙是一种新型的抗侧力和消能减震构件,具有自重轻、承载力高、延性好、耗能能力强等优点。
将两边连接钢板剪力墙应用于RC框架结构,形成RC框架-两边连接钢板剪力墙结构体系,可明显改善结构的抗震性能,且在材料成本、建造和全寿命周期维护方面具有可观的经济效益,目前已成为新建结构中最具吸引力的结构形式之一。
二、RC框架-两边连接钢板剪力墙钢板剪力墙是由框架结构和内嵌钢板组成的一种抗侧力结构体系,具有优良的抗震性能。
钢板剪力墙具有自重轻、承载力高、延性好、耗能能力强、滞回环稳定等优点,适用于高层建筑结构体系。
钢板剪力墙按照它与边缘构件的连接方式可分为两边连接钢板剪力墙和四边连接钢板剪力墙。
两边连接钢板剪力墙的承载力和刚度没有四边连接钢板剪力墙好,但仍具有良好的抗震性能并且两边连接钢板剪力墙减少了钢板对框架柱产生的附加弯矩和轴力的影响,避免框架柱过早发生破坏。
由于两边连接钢板剪力墙不与框架柱连接,在设计的过程中布置灵活以及便于门窗洞口的开设。
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钢板剪力墙的发展与研究现状
姓名:叶小峰学号:149100007
1 背景与应用
1.1 钢板剪力墙的构成及特点
钢板剪力墙结构是20世纪70年代发展起来的一种新型抗侧力结构体系。
钢板墙单元由内嵌钢板和竖向边缘构件(柱或竖向加劲肋)、水平边缘构件(梁或水平加劲肋)构成。
当钢板沿结构某跨自上而下连续布置时,即形成钢板剪力墙体系。
钢板墙整体的受力特性类似于底端固接的竖向悬臂组合梁:竖向边缘构件相当于翼缘,内嵌钢板相当于腹板,而水平边缘构件则可近似等效为横向加劲肋。
过去三十几年来,关于钢板墙作为主要水平抗侧力体系的试验研究和数值分析揭示了其独特的表现,包括较大的弹性初始刚度、大变形能力和良好的塑性性能、稳定的滞回特性等。
钢板墙已成为一种非常具有发展前景的高层抗侧力体系,尤其适用于高烈度地震区建筑。
1.2 钢板墙的工程应用及在地震中的表现
到目前为止,全球采用钢板剪力墙作为抗侧力结构的建筑已达数十幢,主要分布于北美和日本等高烈度地震区。
采用钢板墙的建筑已经历过实际的地震考验并且有着良好的表现。
最为成功的一例是神户的一幢35层(129.4高)的大楼,该楼于1988年建成,经受了1995年阪神大地震。
研究人员在震后的调查中发现,该建筑物未出现任何明显的结构破坏,仅26层发生了加劲钢板墙的局部屈曲;屋顶部位在正北、正西方向的侧移分别只有225mm和35mm
2. 钢板墙的形式
2.1 薄钢板墙和厚钢板墙
按内嵌钢板宽厚比的大小,钢板墙可分为厚钢板墙和薄钢板墙。
厚板剪力墙有较大的弹性初始面内刚度,且在大震作用下具有良好的延性及稳定的滞回性能。
厚板剪力墙通过面内抗剪承担侧向水平力,一般不会发生局部屈曲,即使发生屈服后屈曲也不会形成较大的拉力带,对周边框架梁柱的依赖程度小。
厚板剪力墙采用低屈服点钢材较适宜,抗侧力设计值较大时除外。
厚板墙的最大不足是耗钢量大及成本高,其发展受到一定的限制。
薄板剪力墙由于其宽厚比较大,在侧向力较小时就发生局部屈曲,并随着侧向力的逐渐增大在钢板墙对角线方向形成拉力带;拉力带锚固在钢板墙周边梁柱构件上,对柱会形成附加弯矩。
因此在设计薄钢板墙时对其周边构件要适当加强,以保证钢板墙拉力带充分发挥作用。
另外,从耗能能力方面讲,薄钢板剪力墙的滞回曲线有不同程度的捏拢现象,不如厚钢板墙滞回曲线饱满。
2.2 加劲和非加劲钢板墙
加劲钢板墙的设计原理是利用不同形式的加劲肋延缓钢板的屈曲,提高钢板的极限承载力及延性性能。
对薄钢板墙,可以通过设置加劲肋以改善其受力性能及延性。
加劲肋有多种形式,如十字或井字形布置的加劲肋、对角交叉加劲肋和门、窗洞边加劲肋等。
设置加劲肋的最大优点是提高薄板的弹性刚度,并使其在弹塑性范围内具有稳定饱满的滞回曲线,克服薄钢板滞回曲线的“捏拢”现象。
2.3开竖缝钢板墙
受混凝土开缝剪力墙的启示,日本学者提出了开竖缝钢板墙结构体系
并已经在一些实际工程中得到应用。
开竖缝墙具有如下优点:
(1)通过调整竖缝的间距、长度等,可以方便地改变单个墙体的刚度。
(2)钢板只与梁连接,对柱不产生附加弯矩,符合强柱弱梁的抗震理念,塑性和滞回性能较好。
国内郭彦林及缪友武对两侧开缝的钢板剪力墙进行了研究,并利用有限元方法对其非加劲、两侧加劲和全加劲形式的弹性屈曲性能和弹塑性屈曲性能进行了全面分析,为两侧开缝钢板剪力墙的深入研究打下基础,同时为其设计应用提供了有益的参考。
2.4低屈服点钢板墙
近年来,国内外许多学者对钢板剪力墙的力学性能进行了研究,大部分采用普通钢材作为内填钢板,但针对以低屈服点钢材作为内填钢板的低屈服点钢板墙的研究并不多见。
低屈服点钢板剪力墙有以下几个特点:
(1)对于相同大小的水平剪力,当钢板墙采用相同的边缘框架时,采用低屈服点钢板墙设计的内填钢板厚度将大于普通钢板墙,使低屈服点钢板墙内填钢板的屈曲应力大于普通钢板墙,内填钢板更多的通过屈曲前纯剪切抗侧;钢板墙内填钢板屈曲前抗侧刚度比屈曲后抗侧刚度约大28.2%;因此,实际工程中采用低屈服点钢板墙将得到更大的初始抗侧刚度,有利于整体结构的抗侧。
(2)低屈服点钢板墙的抗侧性能可以通过叠加内填钢板和边缘框架获得,分析边缘框架的抗侧性能时需特别注意:无论内填钢板屈曲前纯剪抗侧或屈曲后拉力带抗侧,均会对受压侧框架柱产生不容忽视的轴压力,边缘框架总塑性铰弯矩值将减小,从而降低边缘框架的抗剪承载力,但不会影响边缘框架的抗侧刚度。
(3)钢板墙内填钢板屈曲后会对边缘框架柱产生很大的附加弯矩和附加轴力,影响边缘框架柱的稳定性,边缘框架失稳将导致内填钢板斜拉力带不能充分发展。
研究结果显示在单向水平荷载作用下,采用低屈服点钢板墙相比普通钢板墙可大大减小对边缘框架柱的附加作用,从而降低边缘框架柱的损坏等级,保证结构整体的安全性。
(4)低屈服点钢板墙在循环往复荷载下的滞回环比普通钢板墙饱满,其极限承载力不如普通钢板墙,但延性和耗能性能优于普通钢板墙。
低屈服点钢板墙的滞回环饱满程度及耗能性能不受内填钢板高宽比的影响,当钢板墙高度一定时,结构在循环往复荷载下的极限承载力随内填钢板宽度增加而增大;薄钢板墙的延性与内填钢板高宽比无关,但厚钢板墙延性随高宽比的增大而有所降低。
(5)中跨内填钢板的嵌入能较大程度的削弱地震动对框架梁的作用,但会增加对中跨柱的作用,满足内填钢板边框柱的刚度要求是保证钢框架-钢板剪力墙充分发挥作用的前提;采用低屈服点钢材作为内填钢板的钢框架-低屈服点钢板剪力墙结构能较大程度的减小内填钢板对边框柱的作用,降低边框柱的刚度要求。
在罕遇地震激励作用下,相对于纯框架和钢框架-钢板剪力墙结构,钢框架-低屈服点钢板剪力墙结构能够更好的保护外框架,从而降低外框架损坏等级,保证结构整体的安全性。
3. 钢板剪力墙的研究现状
在过去的30年间,对钢板墙的研究大致可分为两大部分:防止内嵌钢板屈曲(加劲或厚板)和利用钢板屈曲后强度(非加劲或薄板)。
一批美国和日本的学者曾主要致力于加劲(厚板)性能的研究:钢板墙被设计成在极限荷载下也不发生屈曲的体系,即以钢板的面外屈曲作为设计极限状态。
到目前为止,国内对钢板墙的研究有一定进展。
2003年,郭彦林、陈国栋、缪友武等对非加劲板、十字加劲板和交叉加劲板剪力墙结构在单向静力荷载下的抗剪性能和反复荷载下的滞回性能进行了较为深入的研究,并通过对六个1:3钢板剪力墙模型的低周反复荷载作用试验研究,进一步揭示了钢板墙的极限承载力、延性和滞回性能,为钢板剪力墙规范以屈曲后强度为设计准则提供了理论和试验依据。
4. 未来的展望
近很多年来,国内外很多学者对钢板剪力墙的力学性能进行了研究,大部分采用普通钢材作为内填板,但针对以低屈服点钢材作为内填板的低屈服点钢板剪力墙的研究并不是很多,考虑以上谈到的低屈服点钢板剪力墙那么多的有点,所以以后需要更多去研究更深,包括更加准确的计算方法,我也相信以后低屈服点的钢板剪力墙前景相当好。