工程力学 ›› 2018, Vol. 35 ›› Issue (9): 54-63,72.doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2017.05.0348

• 土木工程学科 • 上一篇    下一篇

钢框架-装配式两边连接薄钢板剪力墙抗震性能试验研究

张爱林, 张勋, 刘学春, 王琦   

  1. 北京工业大学建筑工程学院, 北京 100124
  • 收稿日期:2017-05-11 修回日期:2017-10-12 出版日期:2018-09-29 发布日期:2018-09-15
  • 通讯作者: 张勋(1985-),男,河南人,博士生,主要从事装配式高层钢结构方面研究(E-mail:zhangxun3855@163.com). E-mail:zhangxun3855@163.com
  • 作者简介:张爱林(1961-),男,山东人,教授,博士,博导,主要从事现代预应力钢结构、装配式高层钢结构方面研究(E-mail:zhangal@bjut.edu.cn);刘学春(1974-),男,河北人,副教授,博士,硕导,主要从事现代预应力钢结构、装配式高层钢结构方面研究(E-mail:liuxuechun@bjut.edu.cn);王琦(1994-),男,山西人,硕士生,主要从事装配式高层钢结构方面研究(E-mail:1312287290@qq.com).
  • 基金资助:
    国家重点研发计划项目(2016YFC0701503,2016YFC0701504)

EXPERIMENTAL STUDY ON SEISMIC BEHAVIOR OF STEEL FRAME WITH PREFABRICATED BEAM-ONLY CONNECTED STEEL PLATE SHEAR WALL

ZHANG Ai-lin, ZHANG Xun, LIU Xue-chun, WANG Qi   

  1. College of Architecture and Civil Engineering, Beijing University of Technology, Beijing 100124, China
  • Received:2017-05-11 Revised:2017-10-12 Online:2018-09-29 Published:2018-09-15

摘要: 该文提出了一种适用于装配式高层钢结构的两边连接间断式盖板钢板剪力墙连接节点(DCPC),分别对一个带DCPC的装配式两边连接钢框架-钢板剪力墙试件(FPSPSW)和一个两边焊接钢框架-钢板剪力墙试件(FWSPSW)进行了低周往复加载试验,研究了两种不同连接形式的钢框架-钢板剪力墙试件的抗震性能,得到了两组试件各自的破坏形态、滞回曲线、骨架曲线及抗震性能指标等,对比分析了两者的破坏特征、延性性能、耗能能力及刚度退化等力学性能。结果表明:带DCPC的装配式两边连接钢框架-钢板剪力墙具有良好的抗震性能;结构本身符合"强框架弱墙板、强柱弱梁"的抗震设计理念;DCPC节点在不损失抗震性能的基础上,可提供比传统焊接钢板剪力墙结构更好的耗能能力,且保证了良好的震后可修复功能。

关键词: 装配式钢结构, 装配式钢板剪力墙, 间断式盖板, 抗震性能, 低周往复荷载试验

Abstract: A discontinuous cover-plate connection (DCPC) was proposed for prefabricated steel plate shear wall with beam-only-connected infill plate. Low cyclic loading tests were conducted on a steel frame with prefabricated beam-only connected steel plate shear wall (FPSPSW) and a steel frame with welded beam-only connected steel plate shear wall (FWSPSW), and the seismic performances of both specimens were studied. The failure modes, hysteretic curves, skeleton curves, and seismic performance indexes of both specimens were obtained. Then, the failure characteristics, ductility, energy dissipation capacity and stiffness degeneration were compared. The results show that the prefabricated beam-only connected steel plate shear wall with DCPC exhibit favorable seismic performance. The structure is consistent with the design concept of "strong frame with weak infill plate, strong column with weak beam". Compared with the welded connection, the DCPC can improve the energy dissipation capacity of the structure without losing the seismic performance, which provide a good function of post-earthquake rehabilitation.

Key words: prefabricated steel structure, prefabricated steel plate shear wall, discontinuous cover-plate connection, seismic performance, low cyclic loading test

中图分类号: 

  • TU352.1+1
[1] 张爱林. 工业化装配式高层钢结构体系创新、标准规范编制及产业化关键问题[J]. 工业建筑, 2014, 44(8):1-6. Zhang Ailin. The key issues of system innovation, drawing up standard and industrialization for modularized prefabricated high-rise steel structures[J]. Industrial Construction, 2014, 44(8):1-6. (in Chinese)
[2] Zhang A L, Liu X C. The new development of industrial assembly high-rise steel structure system in China[C]//Proceeding of 10th Pacific Structural Steel Conference. Singapore, PPSC, 2013:976-981.
[3] 郭彦林, 董全利. 钢板剪力墙的发展与研究现状[J]. 钢结构, 2005, 20(1):1-6. Guo Yanlin, Dong Quanli. Research and application of steel plate shear wall in high-rise buildings[J]. Steel Construction, 2005, 20(1):1-6. (in Chinese)
[4] 郭兰慧, 李然, 张素梅. 薄钢板剪力墙简化分析模型[J]. 工程力学, 2013, 30(增刊1):149-153. Guo Lanhui, Li Ran, Zhang Sumei. Simplified model of thin-walled steel plate shear walls[J]. Engineering Mechanics, 2013, 30(Suppl1):149-153. (in Chinese)
[5] 郭彦林, 周明. 钢板剪力墙的分类及性能[J]. 建筑科学与工程学报, 2009, 26(3):1-13. Guo Yanlin, Zhou Ming. Categorization and performance of steel plate shear wall[J]. Journal of Architecture and Civil Engineering, 2009, 26(3):1-13. (in Chinese)
[6] Sabouri-ghomi S, Sajjadi S R A. Experimental and theoretical studies of steel shear walls with and without stiffeners[J]. Journal of Constructional Steel Research, 2012, 75(7):152-159.
[7] Takanashi Y, Takemoto T, Tagaki M. Experimental study on thin steel shear walls and particular bracing under alternative horizontal load[C]//Resistance and Ultimate Deformability of Structures Acted on by Well-Defined Repeated Loads. Portugal, e-periodica, 1973:185-191.
[8] Li C H, Tsai K C, Lin C H, et al. Cyclic tests of four two-story narrow steel plate shear walls. Part 2:experimental results and design implications[J]. Earthquake Engineering & Structural Dynamics, 2010, 39(7):775-799.
[9] 李峰. 钢板剪力墙抗震性能的试验与理论研究[D]. 西安:西安建筑科技大学, 2011. Li Feng. Experimental and theoretical studies of seismic behavior of steel plate shear wall[D]. Xi'an:Xi'an University of Architecture and Technology, 2011. (in Chinese)
[10] 郭兰慧, 马欣伯, 张素梅. 两边连接开缝钢板剪力墙的试验研究[J]. 工程力学, 2012, 29(3):133-142. Guo Lanhui, Ma Xinbo, Zhang Sumei. Experimental research on steel plate shear wall with slits[J]. Engineering Mechanics, 2012, 29(3):133-142. (in Chinese)
[11] Xue M, Lu L W. Interaction of infilled steel shear wall panels with surrounding frame members[C]//Proceedings of Structural Stability Research Council Annual Technical Session. Bethlehem, PA, PSSPC, 1994:339-354.
[12] Xue M, Lu L W. Monotonic and cyclic behavior of infilled steel shear panels[C]//Proceedings of 17th Czech and Slovak International Conference on Steel Structures and Bridges. Bratislava, Slovakia, ICSSB, 1994:152-160.
[13] 于金光, 郝际平. 半刚性连接钢框架-非加劲钢板剪力墙结构性能研究[J]. 土木工程学报, 2012, 45(8):74-82. Yu Jinguang, Hao Jiping. Study on the behavior of semi-rigid connection steel frames with unstiffened steel plate shear wall structure[J]. China Civil Engineering Journal, 2012, 45(8):74-82. (in Chinese)
[14] AISC/ANSI 341-10, Seismic provisions for structural steel buildings[S]. Chicago:American Institute of Steel Construction, 2010:56.
[15] JGJ 82-2011, 钢结构高强度螺栓连接技术规程[S]. 北京:中国建筑工业出版社, 2011:12-14. JGJ 82-2011, Technical specification for high strength bolt connection of steel structure[S]. Beijing:China Architecture & Building Press, 2011:12-14. (in Chinese)
[16] 熊仲明, 王社良. 土木工程结构试验[M]. 北京:中国建筑工业出版社, 2006:132. Xiong Zhongming, Wang Sheliang. Structural test of civil engineering[M]. Beijing:China Architecture & Building Press, 2006:132. (in Chinese)
[1] 尚庆学, 李泽, 刘瑞康, 王涛. 管线系统抗震支架力学试验研究[J]. 工程力学, 2018, 35(S1): 120-125,133.
[2] 陈嵘, 雷俊卿. 变轴力钢筋混凝土墩柱抗震性能研究[J]. 工程力学, 2018, 35(S1): 239-245.
[3] 徐春一, 逯彪, 余希. 玻纤格栅配筋砌块墙体抗震性能试验研究[J]. 工程力学, 2018, 35(S1): 126-133.
[4] 彭天波, 李翊鸣, 吴意诚. 叠层天然橡胶支座抗震性能的实时混合试验研究[J]. 工程力学, 2018, 35(S1): 300-306.
[5] 张永亮, 冯鹏飞, 陈兴冲, 宁贵霞, 丁明波. 基于静-动力分析相结合方法的桥梁桩基础地震反应分析及抗震性能评价[J]. 工程力学, 2018, 35(S1): 325-329,343.
[6] 郑福聪, 郭宗明, 张耀庭. 近场脉冲型地震作用下PC框架结构抗震性能分析[J]. 工程力学, 2018, 35(S1): 330-337.
[7] 张微敬, 张晨骋. 钢筋套筒挤压连接的预制RC柱非线性有限元分析[J]. 工程力学, 2018, 35(S1): 67-72.
[8] 支旭东, 张英楠, 范峰, 沈世钊. 单层球面网壳的多重地震效应研究[J]. 工程力学, 2018, 35(9): 107-113,125.
[9] 孙建, 邱洪兴, 谭志成, 蒋洪波. 采用螺栓连接的工字形全装配式RC剪力墙试验研究[J]. 工程力学, 2018, 35(8): 172-183,191.
[10] 徐龙河, 王坤鹏, 谢行思, 李忠献. 具有复位功能的阻尼耗能支撑滞回模型与抗震性能研究[J]. 工程力学, 2018, 35(7): 39-46.
[11] 郑山锁, 张晓辉, 黄威曾, 赵旭冉. 近海大气环境下锈蚀平面钢框架抗震性能试验研究及有限元分析[J]. 工程力学, 2018, 35(7): 62-73,82.
[12] 汪大洋, 韩启浩, 张永山. 多块混凝土板拼装组合钢板剪力墙试验与有限元参数影响研究[J]. 工程力学, 2018, 35(7): 83-93,138.
[13] 张耀庭, 杨力, 张江, 张诚诚. PC框架结构基于易损性的“强柱弱梁”设计方法研究[J]. 工程力学, 2018, 35(7): 104-116.
[14] 马辉, 李三只, 李哲, 王振山, 梁炯丰. 型钢再生混凝土柱-钢梁组合框架节点抗剪承载力研究[J]. 工程力学, 2018, 35(7): 176-186.
[15] 王妮, 陈宗平, 陈宇良. 型钢混凝土L形柱空间角节点抗震性能分析[J]. 工程力学, 2018, 35(5): 180-192.
Viewed
Full text


Abstract

Cited

  Shared   
  Discussed   
[1] 李忠献,黄 信. 行波效应对深水连续刚构桥地震响应的影响[J]. 工程力学, 2013, 30(3): 120 -125 .
[2] 王进廷;张楚汉;金峰. 有阻尼动力方程显式积分方法的精度研究[J]. 工程力学, 2006, 23(3): 1 -5 .
[3] 熊铁华;常晓林. 响应面法在结构体系可靠度分析中的应用[J]. 工程力学, 2006, 23(4): 58 -61 .
[4] 史宝军;袁明武;宋世军. 流体力学问题基于核重构思想的最小二乘配点法[J]. 工程力学, 2006, 23(4): 17 -21,3 .
[5] 杨璞;刘应华;袁鸿雁;岑章志. 计算结构极限载荷的修正弹性补偿法[J]. 工程力学, 2006, 23(3): 21 -26 .
[6] 罗战友;夏建中;龚晓南. 不同拉压模量及软化特性材料的球形孔扩张问题的统一解[J]. 工程力学, 2006, 23(4): 22 -27 .
[7] 吴琛;周瑞忠. 小波基无单元法及其与有限元法的比较[J]. 工程力学, 2006, 23(4): 28 -32 .
[8] 曹晖;Michael I. Friswell. 基于模态柔度曲率的损伤检测方法[J]. 工程力学, 2006, 23(4): 33 -38 .
[9] 李庆祥;孙炳楠;. 均匀流场中小曲率薄膜的气动稳定性分析[J]. 工程力学, 2006, 23(4): 39 -44,5 .
[10] 李华波;许金泉;杨震. 等厚双层涂层材料受切向集中力作用的三维理论解[J]. 工程力学, 2006, 23(4): 45 -51 .
X

近日,本刊多次接到来电,称有不法网站冒充《工程力学》杂志官网,并向投稿人收取高额费用。在此,我们郑重申明:

1.《工程力学》官方网站是本刊唯一的投稿渠道(原网站已停用),《工程力学》所有刊载论文必须经本刊官方网站的在线投稿审稿系统完成评审。我们不接受邮件投稿,也不通过任何中介或编辑收费组稿。

2.《工程力学》在稿件符合投稿条件并接收后会发出接收通知,请作者在接到版面费或审稿费通知时,仔细检查收款人是否为“《工程力学》杂志社”,千万不要汇款给任何的个人账号。请广大读者、作者相互转告,广为宣传!如有疑问,请来电咨询:010-62788648。

感谢大家多年来对《工程力学》的支持与厚爱,欢迎继续关注我们!

《工程力学》杂志社

2018年11月15日