高性能波纹钢板墙受力性能与设计理论研究

基本信息
批准号:51708566
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:25.00
负责人:刘晓刚
学科分类:
依托单位:中冶建筑研究总院有限公司
批准年份:2017
结题年份:2020
起止时间:2018-01-01 - 2020-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:逯鹏,陈煊,赵松涛,李贺贺,熊含懿
关键词:
钢板剪力墙波纹钢板抗震性能剪切屈曲
结项摘要

Steel plate shear wall is a kind of lateral force resistance system with perfect seismic performance. Traditional flat steel plate walls are generally used as lateral resistant members, which used medium or thick steel plates or had stiffeners, making them costly. The thin steel plate walls without stiffeners are more economic, but their buckling load is quite small. In addition, the steel panels will also cause large tension to the edge members, and the buckling behavior will also cause significant noise, influencing the comfortable service. Due to the special corrugation configuration, the shear buckling performance of corrugated steel plates can be significantly improved. Thus, this project proposed a new corrugated steel plate wall as lateral resistance member. Such member can use thinner steel plates and avoid premature shear buckling. In addition, it also has good ductility, high material utilization ratio, better comfortable service, and convenient transport and construction. It can be used in multi-layer steel frame structures and industrial plant steel structures. By means of experimental research, numerical analysis and theoretical research, this project will propose the mechanical performance and design theory of corrugated steel plate walls, including the shear buckling behavior and design theory, the hysteretic behavior and the seismic design approach, the connection configuration and its design approach, the force transfer mechanism between infilled corrugated steel plates and the edge members and the design approach for edge members. This project will provide technical support for the application of the new lateral resistant system.

钢板剪力墙是一种抗震性能优秀的抗侧力结构体系。传统的平钢板墙一般作为高层结构抗侧构件,采用中厚钢板或配置加劲,造价较为昂贵;而非加劲的薄钢板墙虽然具有更好的经济效益,但其屈曲荷载很低,对边缘构件造成较大拉力,也会产生较大的噪声,影响使用舒适性。波纹钢板由于其特殊的波折构造,剪切屈曲性能得到大幅度提升。因而,本项目提出了一种新型的波纹钢板墙抗侧体系,该体系采用更薄的钢板而不会过早发生屈曲、延性好、材料利用率高、使用舒适性好、易于运输和安装,可应用于多层钢结构框架和多层工业厂房钢结构中。本项目通过试验研究、数值分析和理论研究等手段,将提出波纹钢板墙的剪切屈曲特性及其理论计算方法、波纹钢板墙的抗震滞回特性及抗震设计方法、波纹钢板墙的装配化连接方式及其设计方法、波纹钢板墙与边缘构件的作用机理及边缘构件的设计方法。本项目将为这种新型抗侧体系的应用和推广奠定必要的技术基础。

项目摘要

钢板剪力墙是一种抗震性能优秀的抗侧力结构体系。传统的平钢板墙一般作为高层结构抗侧构件,采用中厚钢板或配置加劲,造价较为昂贵;而非加劲的薄钢板墙虽然具有更好的经济效益,但其屈曲荷载很低,对边缘构件造成较大拉力,也会产生较大的噪声,影响使用舒适性。波纹钢板由于其特殊的波折构造,剪切屈曲性能得到大幅度提升。因而,本项目提出了一种新型的波纹钢板墙抗侧体系,该体系采用更薄的钢板而不会过早发生屈曲、延性好、材料利用率高、使用舒适性好、易于运输和安装。本项目以适用于住宅钢结构的标准化抗侧力波纹钢板墙为对象,通过数值仿真分析,对波纹钢板墙的屈曲特性、承载特性、屈曲后承载和变形特性、边缘构件刚度需求开展了详细分析,提出了考虑波纹长度、波纹角度等参数影响的弹塑性屈曲变形能力预测理论,建议了适用于波纹钢板墙的边缘构件刚度设计,相对平钢板墙大幅降低边缘构件设计需求;开展了8个1:2缩尺模型试验,研究了波纹钢板墙的承载特性、屈曲特性、屈曲后退化特性和失效模式,实现了2%-3%剪切位移角范围内无屈曲波纹钢板墙设计目标,满足大震承载需求,为基于波纹钢板墙抗侧力体系的新型标准化住宅钢结构体系奠定了基础。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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