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摘要
波纹钢板是模块化钢结构中常用的抗侧力构件，由于建筑功能的要求，常常需要在波纹钢板上开设门窗洞口。然而，目前对开洞波纹钢板剪力墙抗侧性能及设计方法的研究比较匮乏，一定程度上制约了模块化钢结构的推广和应用。基于已完成的开洞波纹钢板剪力墙抗震性能试验，利用通用有限元软件ABAQUS建立开洞波纹钢板剪力墙精细化有限元分析模型，考虑了几何非线性、材料非线性和初始几何缺陷的影响。通过与试件在低周往复荷载作用下的试验结果对比，验证所建立有限元模型的可靠性，揭示了试件的破坏机理。结果表明：所建立的有限元模型可以良好模拟开洞波纹钢板剪力墙在低周往复荷载作用下的初始抗侧刚度、极限抗剪承载力和破坏模式。由于地震作用下洞口四角存在较强的应力集中，为保证开洞波纹钢板剪力墙具有良好的延性和变形能力，门窗洞口应避免设在试件对角线的端部。建立了开洞波纹钢板剪力墙理论计算模型，将开洞波纹钢板剪力墙等效为若干不开洞波纹钢板组成的一系列串并联弹簧模型，推导了开洞波纹钢板剪力墙抗侧刚度计算式，并与相关试验和数值模拟结果对比验证所推导的计算式。结果表明：所推导的计算式具有较好的精度，可以良好预测开洞波纹钢板剪力墙初始抗侧刚度。通过参数分析给出了不同波纹钢板厚度、不同波峰高度、不同开洞位置对开洞波纹钢板剪力墙初始抗侧刚度的影响规律。结果表明：开洞位置显著影响开洞波纹钢板剪力墙初始抗侧刚度，为使开洞波纹钢板剪力墙具有较高的抗侧刚度，洞口位置宜靠近框架外边缘。基于上述研究工作，给出开洞波纹钢板剪力墙初始抗侧刚度计算方法，建议了合理的开洞位置。
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