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半刚接框架-非加劲钢板墙体系抗震试验研究
摘要
本文基于半刚接框架-非加劲钢板墙体系针对地震的抗震性能进行了试验研究。通过模型试验与数值模拟的方法，分析了不同楼层和建筑物形式对该体系抗震性能的影响，并探讨了该体系的适用范围和优化设计建议。结果显示，该体系在一定条件下表现出优越的抗震性能并具有很大的应用前景。
关键词：半刚接框架，非加劲钢板墙，地震，试验研究
引言
钢结构是一种轻便、高强度、施工快捷的建筑结构体系，已经得到广泛应用和推广。在钢结构的开发和应用过程中，钢板墙体系因其独特的构造和优越的抗震性能，逐渐受到了关注和重视。例如，钢框架-非加劲钢板墙体系是一种新型构造体系，具有自重轻、刚度大、耐震性好、易于安装等优点，但由于其结构成员与钢板之间采用半刚接，因此其在地震作用下的抗震性能存在一定的问题，需要通过试验研究进行验证和改进。
本文通过试验研究，探讨了半刚接框架-非加劲钢板墙体系在地震作用下的抗震性能。首先介绍了半刚接框架-非加劲钢板墙体系的结构构成和相关设计参数；其次，分析了实验模型的设计方案和试验方案；第三，通过试验结果和数据分析，得出了该体系的动力特性、位移性能和破坏模式等；最后，讨论了试验结果的应用范围和建议的优化设计方案。
半刚接框架-非加劲钢板墙体系结构组成及设计参数
半刚接框架-非加劲钢板墙体系是由框架结构和非加劲钢板墙构成。其中框架结构由一组垂直于地面的钢柱和横向钢梁组成，本文着重讨论梁柱节点处的半刚接设计方案。钢柱设计为H形截面，钢梁设计为箱形截面或工字形截面。非加劲钢板墙位于框架结构内，由一组相互平行的钢板构成，板厚一般为1-2mm。钢板墙与框架结构之间由螺栓固结。
半刚接设计方案的参数包括节点的焊接方式、焊接点和轴向刚度的设置、翼板等参数。本文试验中采用的半刚接设计方案如图1所示。焊接方式为双面中间相间(两面均采用T形节点加强)，焊接点设置为4个，轴向刚度设置为4个，翼板大小为80mm*12mm。其中，半刚接节点采用薄板切割或数控焊接制造，采用气体保护焊。
图1半刚接设计方案
试验模型的设计方案和试验方案
试验模型的设计方案采用了两种建筑形式，即单层框架-单层钢板墙结构和多层框架-多层钢板墙结构。单层框架-单层钢板墙结构高度为2.3m，地震荷载为0.2g，齐次正弦波动力，振动周期为1s。多层框架-多层钢板墙结构总高度为10.8m，地震荷载为0.3g，齐次正弦波动力，振动周期为2s。
试验方案的具体内容如下：首先，在反应墙的线性区进行荷载控制下的受力试验，记录节点和墙板的应变数据。其次，在地震模拟下进行一次全结构荷载试验，记录节点和墙板在地震条件下的动态响应和位移情况。最后，根据试验结果分析半刚接框架-非加劲钢板墙体系的破坏模式和破坏机理。
试验结果与数据分析
试验结果表明，在地震作用下，半刚接框架-非加劲钢板墙体系的抗震性能良好。具体表现为：失稳时断裂并出现多个韧性破坏口，节点极限位移和变形很小。试验模型的动力特性符合设计规范，表现出很好的透明性和准确性。在试验及模拟过程中，不同楼层和建筑物形式的性能差异不明显。
根据试验结果和数据分析，半刚接框架-非加劲钢板墙体系的抗震性能主要受到节点设计和开裂控制的影响。节点设计应考虑节点刚度和数量、连接半刚性和柱刚度等参数，可以通过改变材料、框架构造、节点或墙板等措施优化设计。开裂控制包括钢板厚度、板宽、板间距等参数，改善后可提高体系的耐震性。
讨论
本文开展了半刚接框架-非加劲钢板墙体系的抗震试验研究，通过试验和数据分析，总结了其优点和不足之处，并提出了相应的优化建议。该体系具有结构轻、强度高、安装快等明显优点，适用于多种建筑形式，尤其适用于抗震性能要求较高的地区。未来建议对该体系的适用条件和优化设计进行更深入的研究。