冷弯薄壁型钢组合墙体—钢框架体系滞回性能研究

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冷弯薄壁型钢组合墙体-钢框架体系是在冷弯薄壁型钢住宅结构应用过程中产生的新型结构体系,目前国内外对该结构体系鲜有研究。利用ANSYS有限元软件分别建立了冷弯薄壁型钢组合墙体-钢框架联合体系(简称DC结构体系)和内填冷弯薄壁型钢组合墙体钢框架体系(简称NT结构体系)的有限元模型,分别对其进行水平单调和循环加载,研究了结构体系的破坏模式、剪力分配和耗能性能。在精确模型分析的基础上,提出了两种简化模型,即WS模型和XS模型,并对其有效性进行了分析。DC结构体系的单调和水平循环加载研究表明:该结构体系的破坏模式为结构构件主要是组合墙体的强度破坏;组合墙体的剪力分担率约从70%下降到57%;而钢框架的剪力分担率不断增长,约从30%增长到43%,在弹性段组合墙体和钢框架分担的剪力,可以按照组合墙体和钢框架的弹性刚度比例分配;该结构体系的滞回环饱满,耗能能力良好,加载初期主要由组合墙体耗散能量,加载后期,钢框架为主要的耗能构件。NT结构体系的单调和水平循环加载研究表明:该结构体系的破坏模式为结构构件主要是组合墙体的强度破坏;组合墙体和钢框架存在明显的组合效应,组合墙体和钢框架的刚度比率与其剪力分担率存在线性关系;该结构体系的滞回环饱满,耗能能力良好,加载初期主要由组合墙体耗散能量,加载后期,钢框架为主要的耗能构件;改变连接方式对组合墙体和钢框架的剪力分配、框架柱的受力方式都有明显影响;墙体高宽比对BL体系承载力影响较大,随着组合墙体高宽比的增大,结构体系的承载力、抗侧刚度不断降低;改变组合墙体与框架梁的连接位置对承载力影响不大,但是对框架梁的内力影响明显。简化模型的研究表明:NT结构体系的简化模型在弹性阶段的承载力和初始刚度与原模型吻合较好,剪力分配方式与原模型差别较大;简化模型在初始阶段能量耗散远远低于原模型而后期能量耗散较大;对BL体系采用该简化模型进行模拟,模拟结果表现出了较好的一致性;对DC结构体系进行简化模型分析,与原模型吻合较好。
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