王玉

摘要： 本文以開(kāi)不同位置方形洞口波紋鋼板剪力墻為研究對(duì)象，利用大型通用分析軟件ABAQUS通過(guò)非線性推覆分析研究了12種不同的開(kāi)洞位置下的鋼板剪力墻的抗側(cè)承載力。研究結(jié)果表明：當(dāng)墻板開(kāi)不同位置方形洞口時(shí)，波幅為15mm的波紋鋼板墻的整體承載力在開(kāi)洞口6和7時(shí)是最低的，在洞口1時(shí)是最大的，最大和最低兩者相差7%。采用30mm波幅的鋼板墻開(kāi)洞口9時(shí)承載力最大，開(kāi)洞口12時(shí)其承載力最小，兩者相差5.8%。當(dāng)波幅為60mm時(shí)，洞口9和10對(duì)應(yīng)模型的承載力是最小的，洞口4對(duì)應(yīng)模型的承載力是最大的，兩者相差3.56%。

Abstract： Taking the corrugated steel plate shear wall with square openings at different positions as the research object， the lateral bearing capacity of the steel plate shear wall with 12 different openings is studied by a large-scale general analysis software， through nonlinear nappe analysis. The results show that the overall bearing capacity of corrugated steel plate wall with wave amplitude of 15mm is the lowest at the openings 6 and 7， the largest at the opening 1， and the difference between the maximum and the lowest is 7%. The bearing capacity of the steel plate wall with 30mm amplitude is the largest at openings 9 and the lowest at openings 12， and the difference between the two is 5.8%. When the amplitude is 60mm， the bearing capacity of the corresponding models of the openings 9 and 10 is the smallest， and the bearing capacity of the corresponding model of the opening 4 is the largest， which is a difference of 3.56%.

關(guān)鍵詞：抗側(cè)性能；不同位置方形洞口；波幅；豎波紋

Key words： lateral performance；square hole in different positions；amplitude；vertical ripple

中圖分類號(hào)：TU352.1+1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-4311（2018）25-0123-02

0 引言

鋼板剪力墻是一種近40年來(lái)發(fā)展起的新型抗側(cè)力結(jié)構(gòu)體系，日本學(xué)者在2003年提出了開(kāi)縫鋼板墻，此后學(xué)者們又在開(kāi)縫鋼板墻的基礎(chǔ)之上，發(fā)展出開(kāi)洞鋼板墻，利用開(kāi)洞來(lái)調(diào)整鋼板的剛度和極限承載力，可以更好的滿足“強(qiáng)框架、弱鋼板”這一設(shè)計(jì)理念。國(guó)內(nèi)很多專家和學(xué)者進(jìn)行了相關(guān)方面的研究。2015年哈爾濱工業(yè)大學(xué)的左洋[1]研究了開(kāi)洞集裝箱在外荷載作用下的縱向剛度，初步得出了開(kāi)洞箱體剛度的計(jì)算方法，并得出了開(kāi)洞面積和洞口高長(zhǎng)比等參數(shù)對(duì)開(kāi)洞箱體剛度的影響規(guī)律。2016年青島理工大學(xué)的碩士牛雪穎[2]通過(guò)數(shù)值模擬研究了開(kāi)洞形式對(duì)集裝箱房屋受力性能的影響，通過(guò)模擬結(jié)果發(fā)現(xiàn)開(kāi)洞的洞口位置和大小對(duì)集裝箱受力性能的影響較大，洞口形狀對(duì)其影響很小。同時(shí)研究了集裝箱房屋在豎向荷載和風(fēng)荷載下的側(cè)移和剛度。

2016年青島理工大學(xué)的朱國(guó)棟[3]對(duì)開(kāi)洞波紋板進(jìn)行了模擬，對(duì)其抗側(cè)剛度及抗震性能進(jìn)行試探性的研究，并采用有限元軟件 ABAQUS 對(duì)試件的各項(xiàng)力學(xué)性能進(jìn)行參數(shù)分析，為波紋板應(yīng)用到組合房屋中的推廣提供借鑒。國(guó)外的Erfan Alavi[4]等人在2013年對(duì)中央開(kāi)洞的斜對(duì)角加勁鋼板剪力墻進(jìn)行了研究，在循環(huán)準(zhǔn)靜力加載下，對(duì)三種1/2縮尺的單層鋼板剪力墻進(jìn)行了試驗(yàn)。結(jié)果表明設(shè)置加勁肋的開(kāi)孔試件的延性比要比沒(méi)有設(shè)置加勁肋的試件高出14%，同時(shí)針對(duì)這種開(kāi)洞的斜加勁鋼板剪力墻提出了剪切強(qiáng)度的計(jì)算公式。

1 有限元模型建立

模型參數(shù)如下：柱子截面為H400×400×28×35，梁截面為H550×450×22×34。內(nèi)嵌板板厚為6mm。內(nèi)嵌波紋板的波幅有3種，分別為15mm、30mm、60mm。有限元模型如圖1所示。模型采用位移加載至2%側(cè)移角（1/50H）。

洞口均為方形，且尺寸為900×900；洞口位置如圖2所示共12種（其中中間排洞口中心位于中軸線上；上下排洞口洞邊直接位于板邊）（圖2表示12種洞口位置，每個(gè)模型均僅開(kāi)一個(gè)洞口，并非開(kāi)多個(gè)洞口）。

2 抗側(cè)性能分析

通過(guò)有限元分析得出，波幅為15mm時(shí)波紋鋼板墻的整體承載力在開(kāi)中間洞口6和7時(shí)是最低的，開(kāi)洞口1時(shí)是最大的，最大和最低兩者相差7%。波幅為30mm時(shí)開(kāi)洞口9承載力最大，為4824.26KN，洞口12承載力最小，為4542.22KN，兩者相差5.8%。當(dāng)波幅為60mm時(shí)，洞口9和10對(duì)應(yīng)模型的承載力是最小的，開(kāi)其他洞口時(shí)承載力相近，洞口4對(duì)應(yīng)模型的承載力是最大的。相差3.56%。隨著內(nèi)嵌波紋鋼板波幅的增大不同位置方形洞口對(duì)應(yīng)的整體承載力差距逐漸減小。

開(kāi)洞口1時(shí)不同波幅的豎波紋鋼板墻承載力對(duì)比見(jiàn)圖3，不同波幅的豎波紋鋼板墻開(kāi)洞口1時(shí)應(yīng)力云圖見(jiàn)圖4，不同波幅的豎波紋鋼板墻開(kāi)洞口7時(shí)應(yīng)力云圖見(jiàn)圖5。圖3中可以看出，波幅為60mm的模型M25、M31承載力是最高的，其對(duì)應(yīng)的波紋板的屈服面積也是最大的，見(jiàn)圖4、圖5。波幅30mm的M13、M19內(nèi)嵌板是剪切屈服承載方式，見(jiàn)圖4、圖5。波幅15mm的M1、M7內(nèi)嵌板發(fā)生了屈曲，隨后形成拉力帶，靠著拉力帶承載力逐漸增長(zhǎng)，見(jiàn)圖4、圖5。

豎波紋鋼板墻當(dāng)波幅為15mm時(shí)，12種不同位置的洞口對(duì)應(yīng)模型的最大承載力很接近，洞口位置的不同對(duì)鋼板墻整體的承載力影響不大。模型M6、M7的承載力相對(duì)于另外10個(gè)是最低的。

3 結(jié)論

當(dāng)墻板開(kāi)不同位置方形洞口時(shí)，波幅為15mm的波紋鋼板墻的整體承載力在開(kāi)中間洞口6和7時(shí)是最低的，在洞口1時(shí)是最大的，最大和最低兩者相差7%。采用30mm波幅的鋼板墻開(kāi)洞口9時(shí)承載力最大，為4824.26KN，開(kāi)洞口12時(shí)其承載力最小，為4542.22KN，兩者相差5.8%。當(dāng)波幅為60mm時(shí)，洞口9和10對(duì)應(yīng)模型的承載力是最小的，洞口4對(duì)應(yīng)模型的承載力是最大的，兩者相差3.56%。隨著內(nèi)嵌波紋鋼板波幅的增大，方形洞口位置的變化對(duì)整體承載力的影響逐漸減小。

參考文獻(xiàn)：

[1]左洋，查曉雄.開(kāi)洞集裝箱房屋結(jié)構(gòu)縱向剛度分析[J].天津大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)與工程技術(shù)版，2015，48（2）：167-176.

[2]牛雪穎.開(kāi)洞形式對(duì)集裝箱房屋受力性能的影響研究[D]. 青島：青島理工大學(xué)，2016.

[3]朱國(guó)棟.集裝箱組合房屋墻板的抗側(cè)剛度及抗震性能研究[D].青島理工大學(xué)，2016.

[4]Alavi E， Nateghi F. Experimental study on diagonally stiffened steel plate shear walls with central perforation[J]. Journal of Constructional Steel Research， 2013， 89（5）：9-20.