不同高厚比对钢板剪力墙结构抗震性能的影响 本文关键词：抗震，钢板，比对，性能，结构
不同高厚比对钢板剪力墙结构抗震性能的影响 本文简介：摘要： 为了得到更好的抗震结构，通过有限元分析软件ANSYS对不同高厚比钢板剪力墙对钢框架滞回性能影响，研究钢板剪力墙结构的抗震耗能性能，再此基础上提出承载能力高和耗能性能好的钢板剪力墙的高厚比β取值范围112.5芨β芨150，为结构理论分析和工程应用提供一定的参考价值。 关键
不同高厚比对钢板剪力墙结构抗震性能的影响 本文内容：
摘 要： 为了得到更好的抗震结构，通过有限元分析软件ANSYS对不同高厚比钢板剪力墙对钢框架滞回性能影响，研究钢板剪力墙结构的抗震耗能性能，再此基础上提出承载能力高和耗能性能好的钢板剪力墙的高厚比β取值范围112.5芨β芨150，为结构理论分析和工程应用提供一定的参考价值。
关键词： 高厚比; 钢板剪力墙; 承载能力; 耗能性能;
1、 引言
中国是一个闻名世界的地震灾害严重和地震活动强烈的国家，古往今来地震活动特别频繁，地震活动带的分布极为广泛[1]。地震带来极大的人员伤亡及经济损失，需要人类采取多样的抗震和隔震措施加强各类建筑物和构筑物的抗震性，提高建筑结构的承载性能，最大限度地降低地震对人类的伤害，减少地震引发的经济损失。钢板剪力墙自重轻，构件截面小，刚度适中，在地震中承受适度的地震力，破坏以剪切屈服为主，具有很好的延性和耗能能力；钢板剪力墙可充分发挥屈曲后承载力，使结构保持良好延性，利用钢材塑性发展增加阻力从而提高耗能能力；钢板剪力墙的尺寸可变，改变尺寸可以达到钢板剪力墙侧移刚度的目的，使设防要求得到满足；钢板剪力墙可以根据实际情况进行更换，更换地震中破坏的钢板剪力墙，可以使结构恢复到原来状态，回收利用钢材可节约资源，实现可持续发展理念；钢板剪力墙的布置形式灵活多样，由于钢板剪力墙的尺寸可变，利于在门窗、过道处布置钢板剪力墙。
钢板剪力墙[2][3][4]作为内填构件，充分发挥了其耗能性能，为了寻求更好的抗震结构，本文通过研究不同高厚比对钢板剪力墙结构抗震性能影响，为理论研究和工程实践奠定基础。
2、 结构模型尺寸
钢板剪力墙结构GJ1、GJ2、GJ3和GJ4的钢板剪力墙截面尺寸l×h×t分别为1200mm×900mm×4mm、1200mm×900mm×6mm、1200mm×900mm×8mm和1200mm×900mm×10mm，结构采用全加劲肋，横向加劲肋及纵向加劲肋截面尺寸分别为1200mm×50mm×6mm和900mm×50mm×6mm。β=h/t表示钢板剪力墙的高厚比。
3、 滞回性能分析
在柱顶往复荷载作用下，GJ系列钢板剪力墙内填钢框架的荷载-位移滞回曲线基本呈对称形式，又饱满的滞回环，表明钢板剪力墙结构的耗能能力良好。在反复荷载作用下，初期时GJ1、GJ2、GJ3有较大的承载力，随着加载位移的继续增大，由于钢板剪力墙逐渐出现屈曲，滞回曲线逐渐下降。由于钢板剪力墙有较大的屈曲承载能力，所以滞回曲线的下降并不明显，甚至出现下降后又略微上升的情况。GJ4的钢板剪力墙高厚比较大，较大的厚度防止了钢板剪力墙过大的屈曲变形，承载能力未出现降低，在加载后期钢板剪力墙逐渐屈服，滞回曲线的刚度有所下降。
4、 承载能力分析
GJ1的钢板剪力墙厚度较薄，达到极限荷载以后，由于钢板剪力墙屈曲之后结构刚度下降不明显，结构荷载平稳发展。GJ2、GJ3在达到极限荷载以后，由于钢板剪力墙屈曲以后结构刚度下降，结构荷载有所下降。GJ4的承载能力并未出现下降段，主要是因为钢板剪力墙的厚度较大，主要依靠钢板剪力墙屈服耗能，钢板剪力墙并未出现明显屈曲变形，结构梁产生屈曲破坏，导致结构破坏，AN-SYS无法继续计算。对比分析GJ1、GJ2、GJ3的骨架曲线，可以明显得出，随着高厚比减小，屈曲位移也在逐渐增大。
5、 耗能性能分析
结构GJ1、GJ2、GJ3和GJ4的屈服荷载分别为640.69kN、774.37kN、834.79kN和837.06kN，结构的极限荷载分别为1060.75kN、1340.33kN、1571.76kN、和1802.74kN，其强屈比分别为1.65mm、1.75mm、1.88mm和2.15mm。结构GJ1、GJ2、GJ3和GJ4的屈服位移2.09mm、2.08mm、1.98mm、和1.86mm，极限位移分别为20mm、24mm、20mm和20mm，其延性系数分别为9.57、11.54、10.10和10.75。分析表明钢板剪力墙内填钢框架的屈服荷载和极限荷载随着钢板剪力墙的高厚比β的减小而逐渐增大，其安全储备能力也随着钢板剪力墙的高厚比β的减小而逐渐增大，但钢板剪力墙内填钢框架的极限位移呈现先增大后减小的趋势，究其原因，主要是因为钢板剪力墙内填钢框架的首先破坏位置逐渐由钢板剪力墙的屈曲变为钢梁的屈曲，从而钢板剪力墙未能起到第一道防线的作用。钢板剪力墙内填钢框架结构的延性耗能能力呈现先增大后下降之后又上升的趋势。
6、 结束语
钢板剪力墙的高厚比β较大时，由于钢板厚度较小，钢板剪力墙在位移较小时就出现屈曲变形，导致钢板剪力墙出现较大的面外变形而使得钢框架的承载能力较快地降低。钢板剪力墙内填钢框架结构的屈服荷载、极限荷载及初始刚度随着钢板剪力墙高厚比β的减小而线性增长，但结构的极限位移则呈现先增大后减小的趋势。
结构的破坏部位随着钢板剪力墙高厚比β的减小而逐渐由钢板剪力墙的屈曲转变为钢梁的屈曲破坏，故在钢板剪力墙高厚比β较小时，钢板剪力墙无法起到第一道防线的作用。
综合对比分析钢板剪力墙结构的滞回性能，承载能力，耗能性能，得到钢板剪力墙结构滞回环饱满，基本呈对称形式，耗能能力良好，结构承载能力随着钢板剪力墙的高厚比β的减小而线性增长，结构安全储备能力随着高厚比的减小而逐渐增大，结构的延性耗能能力呈现先增大后下降之后又上升的趋势，建议钢板剪力墙高厚比β的取值范围为112.5芨β芨150。
参考文献
[1] 赵西安.高层建筑结构实用设计方法（二）-高层建筑结构设计的一般原则[J].建筑科学，1988(2):60-67.
[2]Habashi H R,Alinia M M. Characteristics of The Wall-frame Interaction in Steel Plate Shear Walls[J]. Journal of Constructional Steel Research,2010,66(2):150-158.
[3]聂建国，朱力，樊建生，等.钢板剪力墙抗震性能试验研究[J].建筑结构学报，2013,34(1):61-69.
[4]王萌，杨维国.薄钢板剪力墙结构滞回行为研究[J].建筑结构学报，2015,36(1):68-77.
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