开不同位置方形洞口波纹钢板剪力墙抗侧性能

王玉

摘要： 本文以开不同位置方形洞口波纹钢板剪力墙为研究对象，利用大型通用分析软件ABAQUS通过非线性推覆分析研究了12种不同的开洞位置下的钢板剪力墙的抗侧承载力。研究结果表明：当墙板开不同位置方形洞口时，波幅为15mm的波纹钢板墙的整体承载力在开洞口6和7时是最低的，在洞口1时是最大的，最大和最低两者相差7%。采用30mm波幅的钢板墙开洞口9时承载力最大，开洞口12时其承载力最小，两者相差5.8%。当波幅为60mm时，洞口9和10对应模型的承载力是最小的，洞口4对应模型的承载力是最大的，两者相差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%.

關键词：抗侧性能；不同位置方形洞口；波幅；竖波纹

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

中图分类号：TU352.1+1 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2018）25-0123-02

0 引言

钢板剪力墙是一种近40年来发展起的新型抗侧力结构体系，日本学者在2003年提出了开缝钢板墙，此后学者们又在开缝钢板墙的基础之上，发展出开洞钢板墙，利用开洞来调整钢板的刚度和极限承载力，可以更好的满足“强框架、弱钢板”这一设计理念。国内很多专家和学者进行了相关方面的研究。2015年哈尔滨工业大学的左洋[1]研究了开洞集装箱在外荷载作用下的纵向刚度，初步得出了开洞箱体刚度的计算方法，并得出了开洞面积和洞口高长比等参数对开洞箱体刚度的影响规律。2016年青岛理工大学的硕士牛雪颖[2]通过数值模拟研究了开洞形式对集装箱房屋受力性能的影响，通过模拟结果发现开洞的洞口位置和大小对集装箱受力性能的影响较大，洞口形状对其影响很小。同时研究了集装箱房屋在竖向荷载和风荷载下的侧移和刚度。

2016年青岛理工大学的朱国栋[3]对开洞波纹板进行了模拟，对其抗侧刚度及抗震性能进行试探性的研究，并采用有限元软件 ABAQUS 对试件的各项力学性能进行参数分析，为波纹板应用到组合房屋中的推广提供借鉴。国外的Erfan Alavi[4]等人在2013年对中央开洞的斜对角加劲钢板剪力墙进行了研究，在循环准静力加载下，对三种1/2缩尺的单层钢板剪力墙进行了试验。结果表明设置加劲肋的开孔试件的延性比要比没有设置加劲肋的试件高出14%，同时针对这种开洞的斜加劲钢板剪力墙提出了剪切强度的计算公式。

1 有限元模型建立

模型参数如下：柱子截面为H400×400×28×35，梁截面为H550×450×22×34。内嵌板板厚为6mm。内嵌波纹板的波幅有3种，分别为15mm、30mm、60mm。有限元模型如图1所示。模型采用位移加载至2%侧移角（1/50H）。

洞口均为方形，且尺寸为900×900；洞口位置如图2所示共12种（其中中间排洞口中心位于中轴线上；上下排洞口洞边直接位于板边）（图2表示12种洞口位置，每个模型均仅开一个洞口，并非开多个洞口）。

2 抗侧性能分析

通过有限元分析得出，波幅为15mm时波纹钢板墙的整体承载力在开中间洞口6和7时是最低的，开洞口1时是最大的，最大和最低两者相差7%。波幅为30mm时开洞口9承载力最大，为4824.26KN，洞口12承载力最小，为4542.22KN，两者相差5.8%。当波幅为60mm时，洞口9和10对应模型的承载力是最小的，开其他洞口时承载力相近，洞口4对应模型的承载力是最大的。相差3.56%。随着内嵌波纹钢板波幅的增大不同位置方形洞口对应的整体承载力差距逐渐减小。

开洞口1时不同波幅的竖波纹钢板墙承载力对比见图3，不同波幅的竖波纹钢板墙开洞口1时应力云图见图4，不同波幅的竖波纹钢板墙开洞口7时应力云图见图5。图3中可以看出，波幅为60mm的模型M25、M31承载力是最高的，其对应的波纹板的屈服面积也是最大的，见图4、图5。波幅30mm的M13、M19内嵌板是剪切屈服承载方式，见图4、图5。波幅15mm的M1、M7内嵌板发生了屈曲，随后形成拉力带，靠着拉力带承载力逐渐增长，见图4、图5。

竖波纹钢板墙当波幅为15mm时，12种不同位置的洞口对应模型的最大承载力很接近，洞口位置的不同对钢板墙整体的承载力影响不大。模型M6、M7的承载力相对于另外10个是最低的。

3 结论

当墙板开不同位置方形洞口时，波幅为15mm的波纹钢板墙的整体承载力在开中间洞口6和7时是最低的，在洞口1时是最大的，最大和最低两者相差7%。采用30mm波幅的钢板墙开洞口9时承载力最大，为4824.26KN，开洞口12时其承载力最小，为4542.22KN，两者相差5.8%。当波幅为60mm时，洞口9和10对应模型的承载力是最小的，洞口4对应模型的承载力是最大的，两者相差3.56%。随着内嵌波纹钢板波幅的增大，方形洞口位置的变化对整体承载力的影响逐渐减小。

参考文献：

[1]左洋，查晓雄.开洞集装箱房屋结构纵向刚度分析[J].天津大学学报：自然科学与工程技术版，2015，48（2）：167-176.

[2]牛雪颖.开洞形式对集装箱房屋受力性能的影响研究[D]. 青岛：青岛理工大学，2016.

[3]朱国栋.集装箱组合房屋墙板的抗侧刚度及抗震性能研究[D].青岛理工大学，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.