多箱截面钢板剪力墙静力性能分析.pdf

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1、浙江建筑，第33卷，第9期，2016年9月ZhejiangConstruction，Vo1．33，No．9，Sep．2016多箱截面钢板剪力墙静力性能分析AnalysisontheStaticPerformanceoftheSteelPlateShearWallwithMulti-BoxSection赵滇生，段坤朋ZHAODiansheng，DUANKunpeng(浙江工业大学建筑工程学院，浙江杭州310014)摘要：研究了多箱截面钢板剪力墙的静力性能，利用有限元软件ANSYS分析单块矩形板模型，计算结果与经典解对比验证。然后再建立

2、单层和多层多箱截面剪力墙，通过求解水平极限荷载，研究箱室数量和宽厚比对剪力墙静力性能的影响。关键词：多箱；钢板剪力墙；静力性能中圈分类号：TU392．4文献标志码：A文章编号：1008—3707(2016)09—0020—03钢板剪力墙兴起于20世纪七八十年代，是由周1多箱截面钢板剪力墙的简化处理和能量边梁柱、内嵌钢板、连接件和加劲肋等组成。在国法初步分析家提倡大力发展钢结构建筑的背景之下，钢板剪力墙具有整体性好，能充分发挥钢板的各项潜能等优点，多箱截面钢板剪力墙的简化计算模型见图1，是多高层钢结构中应用前景广阔的抗侧力构件。在水平

3、荷载的作用下，该模型显然将在第n箱室处多箱截面钢板剪力墙作为一种新型钢板剪力发生局部屈曲，因此对于多箱截面钢板剪力墙剪切墙，其基本结构见图1。本文着重研究在水平荷载屈曲分析可以简化为对箱室n外围钢板，即长度方作用下，各项几何参数对多箱截面钢板剪力墙静力向薄板剪切屈曲分析。性能的影响规律。均匀受剪矩形板的临界荷载计算公式为：～。Dgroin=(口，)()式中_：a、h和t分别为矩形板长度、宽度和厚度；K、D和分别为板剪切屈曲系数、单位宽度板的抗弯刚度和泊松比。对于四边简支的受剪钢板，K按式(2)计算。hKs：=』{l5·34+4·0‘

4、／。，。≥((2))4．0+5．34(／口)，a≤h2计算模型的建立和验证图1多箱截面剪力墙示意图采用有限元软件ANSYS进行分析。钢板采用收稿Et期：2016—04一O7作者简介：赵滇生(1957一)，男，浙江义乌人，副教授，研究方向为钢结构、空间结构。第9期赵滇生等：多箱截面钢板剪力墙静力性能分析21SHELL181单元，弹性模量E=206GPa，泊松比=0．3。网格密度保证分析能得到稳定的结果。剪力施加在矩形板四周边上，四边中间节点剪力为1，四个角点的剪力为1／2，见图2。边界条件为约束四边节点的平面外位移，即自由度3。同时为

5、防止矩形板发生刚体位移，约束矩形板中间一点的自由度1和自由度2。弹性计算的结果表明，在图示荷载的作用下，矩形板处于纯剪应力状态。l图2纯剪矩形板加载示意图取h=3000mm，a=3000mm，t=10mm的四图33层建筑多箱截面钢板剪力墙荷载施加情况边简支矩形板分析。有限元法分析得到的剪切屈曲系数K=9．29，而精确理论解为9．34，两者误差极模型均是由标准模型改变几何参数得到。小，表明有限元分析过程正确可行。3．1箱数n的影响接着，建立单层建筑多箱截面钢板剪力墙整体有建立多层多室箱形闭口截面有限元模型，其几限元模型分析其静力性能。

6、取层高h=3000mm，剪何参数及计算结果见表1及图4，其中F表示模型力墙总宽度b=3000mm，单箱宽度b=600mm，墙厚编号为n—(3，4，5，6，7)的水平极限荷载。度d=200mm，钢板厚度t=6mm。表1不同箱室数量的有限元分析结果由屈曲模态分析可知，多箱截面钢板剪力墙的模型编号nh／mmd／mmb1／mmt／mmF／F屈曲是因局部屈曲而失效，而局部屈曲主要发生在30002006000．47最外边箱室底部，与前面的预计一致，再次说明用板30002006000．7130002006001．00的剪切屈曲简化计算多箱截面钢板

7、剪力墙极限荷载30002006001．33的方法的正确性。另外可以发现，一阶屈曲模态图30002006001．7l中局部范围内屈曲位移较大，其余位置屈曲位移均较小。因此，为提高剪力墙的水平极限承载力，可以在两侧最外箱内设置加劲肋。3几何参数对多层建筑多箱截面钢板剪力墙静力性能的影响水平极限荷载是衡量剪力墙静力性能的重要参数，在此着重分析多箱形截面剪力墙的水平极限荷载。考虑实际工程常用尺寸，建立3层建筑多室箱形闭口截面剪力墙模型，荷载施加情况见图3。并4567取5箱为标准模型，其水平极限荷载记为，，其余箱室数量对剪力墙水平极限荷载的影

8、响22浙江建筑2016年第33卷由表1和图4可知，当其他设计参数不变，随着基础模型的7．96倍，表明宽厚比的改变对提高多箱多箱截面钢板剪力墙箱室数量的增加，其水平极限截面钢板剪力墙的水平极限荷载具有显著的作用。承载力逐渐增加，两者之间