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开菱形孔65mn钢板墙试件的各项力学性能特征
来源:时代网站信息管理系统    发布时间: 2019-4-16 13:57:16    次浏览   大小:  16px  14px  12px
开菱形孔65mn钢板墙试件的各项力学性能特征具有弹性刚度大、承载力较高、延性好、自重轻、施工方便等优点,开菱形孔65mn钢板墙力学性能65mn钢板剪力墙作为一种抗侧力体系.已经受到广泛的研究并在工程中逐渐得到应用。…
开菱形孔65mn钢板墙试件的各项力学性能特征
具有弹性刚度大、承载力较高、延性好、自重轻、施工方便等优点,开菱形孔65mn钢板墙力学性能 65mn钢板剪力墙作为一种抗侧力体系.已经受到广泛的研究并在工程中逐渐得到应用。本文针对带竖缝65mn钢板墙缝端存在明显的应力集中,且在侧向荷载作用下其矩形连接带中间截面弯矩较小很难进入塑性状态的问题,提出一种新型的开菱形孔65mn钢板墙,对其力学性能进行了系统的理论分析和试验研究,通过研究不同构造参数对该65mn钢板墙力学性能的影响规律,可为该新型65mn钢板阻尼墙的设计、实际应用提供参考。主要研究内容和成果如下:1提出开菱形孔65mn钢板墙的简化力学模型,此基础上推导了65mn钢板墙中蝶形带的承载力、柔度以及65mn钢板墙整体初始弹性刚度的理论公式。研究表明,为65mn钢板避免蝶形带中部界面出现局部剪切破坏,蝶形带高度与开孔宽度的比值h/b应大于3.5由于蝶形带发生剪切破坏时延性较差,设计时应避免,为此建议取h/b≥42采用ABA QUS建立了开菱形孔65mn钢板墙的精细化有限元模型,并进行单调加载分析。数值分析结果验证了蝶形带的承载力、柔度公式和65mn钢板墙弹性刚度公式的正确性。对比开菱形孔65mn钢板墙结构和带竖缝65mn钢板墙结构的承载力,验证开菱形孔的合理性,当开孔宽较小而蝶形带宽度较大,两种65mn钢板墙的承载力及初始刚度相差较小。理论分析和数值模拟的结果表明,蝶形带存在3种不同的平面内破坏模态,即弯曲破坏、整体弯剪破坏和局部剪切破坏,其中局部剪切破坏延性较差应避免出现这种破坏模态。3采用ABA QUS对开菱形孔65mn钢板墙模型进行非线性往复加载分析,研究开孔宽高比、蝶形带宽高比、开孔高度比、墙板高厚比、高宽比等形状参数对65mn钢板墙性能的影响规律。研究结果表明,开孔65mn钢板宽高比或蝶形带宽高比增大啊时,65mn钢板墙的初始刚度及承载力都有不同程度地增大,但同时承载力退化速度和刚度退化速度加快,耗能性能变弱。

当开孔65mn钢板高度比或高厚比减小时后期承载力快速降低,延性变差。小高宽比的65mn钢板墙延性较差,且滞回曲线更容易出现捏拢现象。当65mn钢板墙中的蝶形带将以弯曲变形为主时,延性较好且材料利用率较高。4设计制造了两个1:3比例的不同高宽比的开菱形孔65mn钢板墙试件,进行低周往复加载试验,观察其变形和破坏特征,得出滞回曲线,并在此基础上分析了其承载力、延性、耗能性能、刚度和承载力退化等指标。结果表明,大高宽比的开菱形孔65mn钢板墙在加载前期主要出现整体屈曲变形,后期出现整体屈曲与局部屈曲相结合的相关屈曲变形,具有稳定的承载力和耗能能力,延性更好;小高宽比的开菱形孔65mn钢板墙则主要以蝶形带的局部屈曲为主,加载中期承载力有下降,之后出现明显的强化现象,后期耗能能力较弱,延性较差。5采用有限元软件ABA QUS模拟了开菱形孔65mn钢板墙的循环加载试验,将分析结果与试验结果进行了对比。分析表明,有限元模拟较好的反映了开菱形孔65mn钢板墙试件的各项力学性能特征,通过累积塑性变形可以判断65mn钢板可能出现断裂的位置,与试验现象一致。通过对比试验与理论计算得到刚度和承载力,进一步验证了理论分析的正确性。6对单跨框架—开菱形孔65mn钢板墙结构进行参数分析,研究不同开孔参数、65mn钢板墙偏心布置、65mn钢板墙的边界条件等因素对框架—开菱形孔65mn钢板墙结构内力的影响,提出该类65mn钢板墙的简化建模方法以提高建模效率。研究表明,开孔65mn钢板墙偏心布置不影响其本身的屈服位移及框架的屈服位移,但影响底部剪力;释放转动自由度时,65mn钢板墙的弹性刚度明显降低,而释放竖向自由度则不影响弹性刚度;由采用梁单元与采用壳单元建立的两种模型得到荷载—位移角关系曲线结果基本一致。

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