钢板剪力墙结构研究与工程应用概述

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1、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。   

2、   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

3、及试验研究。      加拿大钢结构设计规范CSAS16-01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

4、分类Fig.1.1Differenttypesofsteelplateshearwallstructure                 图1.2无加劲钢板剪力墙Fig.1.3Unstiffendsteelplateshearwallstructure      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。在日本，几乎所有采用钢板剪力墙的建筑也都在钢板两侧设置加劲肋。开缝钢板剪力墙借鉴武藤清教授提出的开缝混凝土剪力墙的概念发展而来，通过激光在钢板上以一定间距割出一系列狭缝的钢板剪力墙。研究表明，通过狭缝的开设将钢板转换为并列壁柱的形式来抵抗

5、剪力，使钢板原来的剪切变形转换成以弯曲变形为主。开设竖缝虽然降低了钢板的初始抗侧刚度，但却可以增强钢板墙的耗能能力。      然而，在施工过程中，不管是对钢板设置加劲肋还是用激光开狭缝，不仅费时而且不经济。此外近年来的试验和理论研究表明，无加劲钢板剪力墙的性能也非常优越。无加劲钢板墙，如图1.2所示，可以看成是加劲钢板墙当加劲刚度比为零时的特殊情况。无加劲钢板墙在单向受剪情况下，厚壁钢板剪力墙非线性特性主要表征为材料的屈服；薄壁钢板剪力墙非线性特性主要表征为钢板先行屈曲，而后对角线方向拉力带的形成及材料的屈服，具有几何和材料双重非线性。无加劲钢板剪力墙，在水平力的剪切作用下，弹性屈曲强度非常

6、低。     （二）钢板剪力墙结构的优点     1. 抗震性能良好：试验和理论分析证明这可能是最有效和经济的一种抗侧力结构，其直接优点就是增强了结构延性，它有稳定的滞回性能，高耗能能力和优良的塑性性能。      2. 结构自重轻：与钢筋混凝土剪力墙相比，钢板剪力墙最突出的优点是在很大程度上降低了结构自重。如此，可以减小了地震时的不利作用，如减小结构底部的倾覆力矩，减小重力荷载代表值。     3. 施工速度快：使用钢板剪力墙可以大大加快施工进度，使绝大多数结构构件可以组装完成。而且，钢板剪力墙的施工要比普通钢筋混凝土剪力墙和支撑结构要简单的多。有利于装配化，构件化，效率高，满足住宅产业化的

7、发展。     4.经受住了地震的考验：在1995年的神户大地震中，一幢采用了钢板剪力墙的35层建筑物经受了地震的考验。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，而紧邻的一幢未采用钢板剪力墙的八层建筑却发生了坍塌。     （三）国内外研究现状     钢板剪力墙构件性能研究方面，一批美国和日本的学者曾主要致力于厚内填板和加劲板性能的研究，钢板墙被设计成在极限荷载下也不发生屈曲