新型墻板內置無粘結支撐鋼框架體系抗震性能研究.pdf

1、墻板內置無粘結鋼板支撐（panel BRB）是一種以外部墻板為約束構件的防屈曲支撐（BRB）。外部墻板與內置支撐之間敷設無粘結材料或留置間隙，內置鋼板支撐用于抵抗支撐所承擔的全部樓層剪力，外部墻板不用于抵抗樓層剪力，僅用于約束內置支撐，防止內置支撐在受壓時發(fā)生大幅整體和局部屈曲，使支撐在軸向拉壓作用下都能進入屈服，支撐鋼材的受壓承載力和耗能能力得到充分利用。在有抗震要求且需要較多隔墻的建筑中，可使用墻板內置支撐作為抗側力構件，外部墻板兼

2、做隔墻，具有良好的應用前景。
　　目前，相比于桿式防屈曲支撐，對墻板內置支撐以及采用墻板內置支撐抗側力的中心支撐鋼框架結構的抗震性能的研究相對較少。針對目前研究中的不足，本文主要對3個兩層一跨的墻板內置支撐鋼框架體系進行了擬靜力試驗，并對10層和30層的墻板內置支撐鋼框架結構算例進行了抗震分析，考察了結構的抗震性能，并提出了該種結構體系的抗震設計方法和建議。
　　為避免鋼筋混凝土墻板內置支撐中墻板的受彎開裂和沖切破壞，本試驗

3、采用兩種性能較好的墻板來制作墻板內置支撐。其一，采用閉口型壓型鋼板-混凝土組合墻板。組合墻板中的壓型鋼板代替普通鋼筋混凝土墻板中的鋼筋，能夠更好地承受拉力，提高墻板的抗彎承載力和延性；內置開孔槽鋼與混凝土的組合作用可以提高墻板的抗沖切承載力。其二、通過高強螺栓和自攻螺釘等連接雙層墻板骨架形成的輕質組裝墻板。主要通過焊接在約束鋼板外側的厚壁矩形鋼管對支撐提供約束作用，這種墻板在降低自重的同時還簡化了制作工藝與安裝流程，便于精確控制支撐與墻

4、板的間隙以及支撐的初彎曲，擁有更高的可靠性。
　　通過對墻板內置單斜支撐剛接框架、墻板內置人字形支撐鉸接框架和墻板內置人字形支撐剛接框架的擬靜力試驗研究，考察了支撐布置形式、墻板形式、支撐與框架的連接形式和梁柱節(jié)點的連接形式對墻板內置支撐鋼框架滯回性能的影響。試驗結果表明，相同層高與跨度內，與單斜支撐相比，人字形支撐擁有更高的抗側剛度；與閉口型壓型鋼板-混凝土組合墻板相比，輕鋼組裝墻板擁有更簡單的制作流程和對內置支撐更可靠的側向約

5、束能力，且能重復利用；與節(jié)點區(qū)鋼柱直接焊接的支撐，傳力路徑明確，能有效的降低梁端的內力，簡化了節(jié)點設計；相同側移下，人字形支撐鉸接框架比人字形支撐剛接框架擁有更小的結構內力，整個加載過程中鋼梁和柱子并無明顯破壞。
　　應用ANSYS程序，考慮材料和幾何非線性，對3個墻板內置支撐鋼框架的滯回性能進行了數值模擬，探討了墻板內置支撐鋼框架的簡化模擬方法，考察了結構頂層水平往復位移加載時支撐與鋼框架的受力狀態(tài)和相互作用，并將結構頂層的荷載

6、-側移滯回曲線與試驗所得的滯回曲線進行對比。結果吻合較好，證明了簡化模擬方法的可行性，可為該種支撐鋼框架結構彈塑性抗震分析提供參考。
　　應用ANSYS程序，考慮材料和幾何非線性，對5個10層和3個30層的支撐跨鋼梁和柱子鉸接的墻板內置人字形支撐鋼框架結構進行了彈塑性時程分析。結果表明，在10層的結構中，多遇地震下所有結構都滿足層間側移角限值的要求；在罕遇地震下，所有結構層間側移角均滿足限值要求，除了鋼梁和柱子均鉸接的結構，其余結

7、構都滿足層間殘余變形限值的要求。在30層的結構中，多遇地震下，3個結構的層間側移均能滿足要求；在罕遇地震下，3個結構的層間側移角都不超過規(guī)范限值?？傮w上，按雙重抗側力體系設計的結構能滿足層間殘余變形限值的要求。
　　對墻板內置支撐鋼框架體系的抗震分析表明，隨著鋼框架的調整加強，結構的層間側移和殘余變形減小，但是用鋼量增大。綜合考慮鋼結構節(jié)點的制作成本和用鋼量，建議在中低層建筑中可不按雙重體系進行設計，但需要采用非支撐跨梁柱剛接的支