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开洞钢板剪刀墙结构的受力性能研究开洞钢板剪力墙结构主要是由边框架梁、边框架柱、开洞的内嵌钢板、加劲肋和中柱等部分构成。本研究采用ANSYS有限元软件分别建立了不开洞钢板墙、开门洞不带中柱钢板墙、开门洞带中柱钢板墙、开窗洞不带加劲肋钢板墙、开窗洞带加劲肋钢板墙的数值计算模型。首先参考前人所得到的实验结果验证了模型的正确性,然后对几种模型作了比较研究,研究的主要成果如下:(1)对建立的五个数值计算模型做了弹性屈曲研究,得到了它们的前五阶屈曲模态、面外变形图和对应的前五阶弹性屈曲荷载。结果表明:门窗洞的开设大幅度降低了钢板剪力墙的弹性屈曲荷载;在门窗洞口周边增设加劲肋(包括中柱)能使开门窗洞口钢板剪力墙的弹性屈曲荷载提高;开设门窗洞口会导致钢板剪力墙沿着洞口边缘处的面外变形急剧增大;在洞口周边增设加劲肋(包括中柱)可以使得洞口边缘面外变形减小。(2)对上述五个数值计算模型作了单调加载的受力性能研究,深入研究了其静力抗剪极限承载能力、初始抗侧刚度、延性等受力性能指标,并且对单调加载过程中的应力和变形作了研究,最后针对开门洞和开窗洞钢板剪力墙的静力抗剪极限承载力做了相应的参数研究。结果发现:门窗洞口的开设导致了钢板剪力墙的初始抗侧刚度的降低,还导致钢板墙的极限承载力减小;增设中柱或者加劲肋可以明显提高开门窗洞口钢板剪力墙的初始抗侧刚度和极限承载力;开窗洞钢板剪力墙、开门洞钢板剪力墙和不开洞钢板剪力墙在达到屈服之前都主要依靠自身平面内刚度和梁柱侧向刚度来抵抗侧向荷载,当达到屈服位移以后,内填钢板开始屈服,钢板面开始向面外凸曲形成拉力带来继续承担外荷载;不带中柱的开门洞钢板剪力墙和不加劲开窗洞钢板剪力墙屈服时面外位移较大,可以达到不开洞钢板墙的2-3倍;增设加劲肋(包括中柱)之后,开门窗洞口钢板剪力墙屈服时面外位移可以减小到原来的44%-50%,而且拉力带的发展情况明显好转。(3)对上述五个数值计算模型的自振特性进行了研究,分别得到了它们的前三阶振型和前十二阶自振频率,通过研究结果发现:在钢板墙上开门窗洞口对其自身振型有略微的影响;洞口边缘加劲肋(包括中柱)的存在使得开洞钢板剪力墙的振型与不开洞钢板墙的振型非常相似;五个钢板剪力墙模型的振型可以认为是从任意一种钢板墙模型的振型演化得到的;门窗洞口的开设对钢板剪力墙的自振特性影响不大;洞口边缘加劲肋(包括中柱)的存在使得开洞钢板剪力墙的自振频率有比较明显的提高,这是由于边缘加劲肋、中柱使得钢板剪力墙总体刚度增大而导致的。(4)对五个数值计算模型做了抗震性能研究,分别研究了它们的滞回曲线、骨架曲线、耗能能力(滞回环面积和粘滞阻尼系数)。结果显示:开设门窗洞口会提高钢板剪力墙滞回曲

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