不同形式的槽钢加劲钢板剪力墙滞回性能研究

杨雨青，牟在根



不同形式的槽钢加劲钢板剪力墙滞回性能研究

杨雨青，牟在根

(北京科技大学土木与资源工程学院，北京 100083)

钢板剪力墙是一种具有良好的延性、抗侧刚度和耗能能力的新型抗侧力结构，非常适用于高烈度地区建筑，通常采用加劲的方法以改善钢板墙的性能．为了对比不同槽钢加劲形式、框-板连接形式对钢板剪力墙滞回性能的影响，建立了非线性有限元模型进行分析，以预测加劲钢板剪力墙的抗震性能和破坏行为．通过建立11个双层单跨的加劲钢板剪力墙模型，包括竖向加劲、斜向加劲、单侧开洞、两边连接等情况，对其承载能力、耗能能力、退化特性、延性和破坏特征等问题进行了对比分析．结果表明，加劲肋能有效改善钢板剪力墙的滞回曲线“捏缩”现象，不同程度地提高钢板剪力墙的承载能力和抗侧刚度，其中斜向布置加劲肋能明显地提高结构抗侧刚度和承载能力，并在墙板屈曲后维持较高的刚度；而竖向加劲形式对结构的刚度和承载力提高较小，墙板受力更加均匀．两边连接形式的钢板剪力墙能有效避免对框架柱的附加弯矩，并可很好地与加劲钢板协同工作，结构具有较好的稳定性和耗能能力．当墙板跨高比较大时，采用小区格的交叉加劲形式有更好的效果，对角加劲形式在屈曲后对框架柱有较大的附加作用，因此设计时应增大柱截面或考虑进一步减小板厚，避免框架柱过早发生局部屈曲进而导致结构承载力下降．

钢板剪力墙；滞回性能；槽钢加劲肋；耗能能力；退化特性；有限元法

钢板剪力墙(steel plate shear wall，SPSW)是一种新型抗侧力结构，有良好的延性，易于与钢框架匹配，形成“钢框架-钢板剪力墙”双重抗侧力体系．早期对钢板屈曲后性能认识不足，钢板墙厚度设计较厚，经济性较差，未得到工程师的青睐．1983年Thorburn等[1]发现薄钢板屈曲后形成拉力带，具有更高的抗侧力性能，随后薄钢板剪力墙的屈曲后性能引起了学者的关注．经过多年的发展，国内外采用钢板剪力墙作为抗侧力体系的建筑越来越多，如洛杉矶活力酒店[2]、天津津塔[3]、中国尊[4]等．钢板剪力墙的使用为建筑提供了可靠的稳定性和抗震性能，并且提高了建筑的使用面积、减小了工程造价和缩短了施工 周期．

薄钢板容易在较小侧向力作用下发生屈曲，形成拉力带以继续为结构提供承载能力，但在往复荷载作用下，拉力带随结构水平位移变化而改变方向时，伴有较大的鼓曲声响，结构出现“零刚度”甚至“负刚度”，滞回曲线出现明显的“捏缩”现象．通常采用加劲肋的形式以改善薄钢板易屈曲的问题，常用的加劲形式有十字加劲、对角加劲、纵横密肋加劲等形式[5].郭彦林和陈国栋等[6-7]研究结果表明，对角加劲形式不仅能提高结构弹性屈曲荷载，延缓钢板发生面外变形，并且能在屈曲后起到增大拉力带的效果，提高结构承载能力，是一种高效的加劲形式．在一些加劲钢板剪力墙的试验研究中发现[8-9]，采用单板加劲的钢板剪力墙在屈曲后对加劲肋产生较大的作用，导致加劲肋自身扭曲、破坏，严重影响了其加劲效果，甚至失效．为此有学者建议采用闭口形式的槽钢作为加劲肋，以增强加劲肋自身的强度和性能．而对槽钢加劲钢板剪力墙的研究也仅限于竖向加劲形式[10]及其受剪受压弹性屈曲[11-12]，还有很多研究空白之处．

目前的研究成果没有系统地对不同加劲形式的钢板剪力墙滞回性能进行对比分析，本文采用ABAQUS有限元软件，对11种不同槽钢加劲形式、框-板连接形式的钢板剪力墙滞回性能进行分析，对比不同槽钢加劲肋布置形式及框-板连接形式对钢板剪力墙的承载能力、抗侧刚度、滞回性能、延性、退化特性和耗能能力等关键力学性能和抗震性能的影响，为实际工程提供参考．

1  模型建立与验证

1.1 有限元验证

由于钢材在单调荷载和往复荷载作用下的力学响应有很大差别，Shi等[13]对我国常用钢材的循环本构模型进行了相关的试验研究，在Chaboche钢材本构的基础上，提出了在往复荷载作用下发生循环强化、屈曲、累积损伤退化等现象的钢材非线性混合强化本构模型，包括了随动强化和各向同性强化，如图1所示，具体参数定义详见文献[13]．王萌等[14]在此基础上拟合了可用于有限元软件ABAQUS模拟钢板剪力墙的关键材料参数(如表1所示)，并验证了模型中采用的单元类型和边界条件的合理性，并对常见形式的钢板剪力墙进行了系统的对比分析[15]．

图1  钢材非线性混合强化本构模型

表1  ABAQUS模型材料参数

Tab.1  Material parameters of ABAQUS models

本文在有限元软件ABAQUS中建立钢板剪力墙模型，梁、柱、内填钢板和加劲肋均采用S4R四节点缩减积分壳单元模拟，梁柱连接、内填板和框架连接及加劲肋与内填板等接触均采用绑定(TIE)连接模拟全焊接，并忽略鱼尾板和残余应力的影响．钢材的弹性模量为206000N/mm2．选取合适的网格进行划分，本文模型网格尺寸取50mm以保证较高计算精度和较少的计算时长．考虑内填钢板的初始缺陷影响(以钢板的1阶屈曲模态作为分布模式，最大几何缺陷幅值取/1000施加于结构)．约束结构底部的3个平动和3个转动自由度，并约束框架柱在顶梁处的平面外位移防止结构产生刚体位移．循环加载采用ABAQUS /Explicit[16]显式动力模块进行分析，输入钢材密度为7.8×10-9t/mm3，每个分析步的加载速率取0.5，采用自动的全局稳定增量步长估计，其余为默认设置，以保证整个加载过程中惯性力的影响很小，从而得到准确高效的准静态解．单调加载则采用ABAQUS/Standard静力通用(static general)进行分析，钢材本构模型采用双折线模型，强化阶段切线模量为0.02．

以文献[17]中非加劲钢板剪力墙SPSW-H2和文献[18]中交叉加劲钢板剪力墙SPSPW-HS2试件进行验证，材料属性按试验基础数据选取，利用混合本构模型，并输入材料的循环硬化属性，具体参数按表1选取．对比结果如图2和图3所示，数值模拟结果与试验滞回曲线基本吻合，并且能有效预测结构的破坏形态．

图2  文献[17]SPSW-H2试件和文献[18]SPSW-HS2试件的有限元与试验结果的比较

1.2 不同槽钢加劲形式钢板剪力墙模型设计

模型为双层单跨钢板剪力墙结构，模型缩尺比为1∶3，考虑实际工程中大跨高比的情况，选取跨高比为2，考虑结构应符合“强框架，弱墙板”的设计原则，框架柱、梁采用Q345钢，内填钢板、槽钢加劲肋为Q235钢．钢板剪力墙结构的基本尺寸如图3所示．根据《钢板剪力墙技术规程》[19]，边缘柱的截面惯性矩应符合

式中：为柱截面惯性矩；为柱截面最小惯性矩；为剪切力分配系数；为内填钢板厚度；为梁跨，按框架柱轴线距离计算；为柱高，按框架梁轴线距离计算．

表2  不同加劲形式的钢板剪力墙

Tab.2  SPSWs with different stiffening forms

图4  不同形式的槽钢加劲钢板剪力墙

对考虑初始缺陷的模型进行加载，加载分为竖向荷载加载和水平荷载加载：为模拟实际使用中受到的上部荷载作用，首先在两个框架柱顶分别施加350kN轴力(轴压比为0.2)，分两步进行加载，并且保持不变．为方便对模型进行对比，水平荷载通过位移控制进行加载，以依次增大的层间位移角为位移幅值进行循环加载，每级循环2次，共循环12次，最大加载幅值为60mm，超过《钢板剪力墙技术规程》中规定的弹塑性层间位移角1/50(50mm)，加载制度如图5所示．

图5  循环加载制度

2 不同槽钢加劲形式的钢板剪力墙的滞回性能分析

2.1 滞回性能对比分析

由于钢材在循环荷载作用下发生循环硬化和损伤积累，与单调荷载作用下有很大区别，并且在循环加载过程中，钢板屈曲后产生的拉力带方向不断改变，框架柱受拉力带作用产生局部屈曲等原因，使得结构随循环次数的增加而出现承载力下降的情况．各模型的整体滞回曲线如图6所示．

从图6中可以看出，对于四边连接的钢板剪力墙(图6(a)～(e))，非加劲钢板剪力墙在屈曲后，形成的拉力带改变方向时，结构的承载力和刚度都有明显下降，滞回曲线有明显的“捏缩”，呈反S型．通过采用加劲的形式能有效地改善钢板剪力墙的“捏缩”现象．相比于竖向加劲钢板剪力墙(SPSW-VS)，斜向加劲(对角加劲DS、多道斜向加劲MOS)的滞回曲线呈现为饱满的梭形，承载力更高，耗能能力更强，表明斜向加劲相对于竖向加劲效果更佳，能在内填板屈曲后起到增大拉力带的效果，提高结构承载力，但需要注意的是斜向加劲形式起到增大拉力带作用的同时，对框架柱的附加弯矩也随之增大，因此随着循环次数和水平位移的增加，框架柱会发生更严重局部屈曲，导致结构后期的承载力有所下降．对于单侧开洞的钢板剪力墙(图6(f)～(h))，相比于四边连接承载能力有所降低，方钢管加劲肋的设置为开洞边提供了一定的约束作用，有利于拉力带的形成和发展．其中多道斜加劲形式(MOSRO)后期承载力下降较对角加劲形式(DSRO)小，基本能保持稳定．对于两边连接的钢板剪力墙(图6(i)～(k))，由于两侧都失去了框架柱的约束作用，并且内填板面积减小，结构的承载能力较低，对角加劲(DSRO2)和竖向加劲(VSRO2)同样能明显改善钢板剪力墙的“捏缩”现象，对角加劲钢板剪力墙的滞回曲线更加饱满．

2.2 骨架曲线与延性对比分析

骨架曲线能反映结构在弹性阶段、弹塑性阶段和塑性流动阶段的屈服强度、极限承载力和延性等．第一次循环峰值的包络线所形成的骨架曲线如图7所示，不同加劲形式对钢板剪力墙的承载能力、退化特性等性能有着不同程度的影响．

从图7中可以看出，各结构的极限位移角均超过《钢板剪力墙技术规程》中1/50(即0.02rad)，1层的极限位移角都大于0.02rad，表现出良好的变形能力，而2层层间位移角相对较小，在0.02rad左右．从图7(a)～(c)可看出，3种斜加劲形式(DS、DS2和MOS)的钢板墙2层在加载后期，随层间位移角增大承载力下降较为严重，这是由于斜加劲形式对框架柱的附加作用，并且在倾覆力矩作用下，1层的框架柱角部过早发生局部屈曲，影响了结构的抗侧能力，结构承载能力出现下降．而竖向加劲(VS)形式对框架柱产生的附加作用相对较小，骨架曲线与标准形式(STA)基本一致．对于单侧开洞形式(图7(d)～(f))，结构的承载力明显降低，但通过布置斜向加劲肋，能弥补开洞造成的承载力损失，达到未开洞时的承载能力．从图7(g)～(i)中能看出，两侧的开洞使得结构承载力降低的程度更大，但两边连接形式(RO2)不与框架柱连接，使得框架柱所受的附加弯矩和倾覆力矩的组合效应大大减弱，结构在循环加载后期，仍能保持较稳定的承载能力．

延性反映了结构在结构发生较大的非线性变形时保持强度的能力，可由位移延性系数对结构的延性进行评价，位移延性系数为极限位移与屈服位移的比值．屈服位移通常可用几何作图法、等能量法和Park法进行求解[20]．本文采用等能量法求解结构的屈服位移，整体模型主要结果如表3所示．从表3中可以看出，四边连接和单侧开洞的延性系数基本在3.45～3.79，其中多道斜加劲钢板墙(SPSW-MOS)延性最低，为3.10．两边连接形式能明显提高结构的延性，均超过4.00，其中两边连接竖向加劲(VSRO2)延性最高，达到了5.22．

表3  模型模拟结果

Tab.3  Simlation results of models

2.3  抗剪性能对比分析

《钢板剪力墙技术规程》中规定了钢板剪力墙的变形限制：弹性层间位移角不宜大于1/250，弹塑性层间位移角不宜大于1/50．不同加劲形式的钢板剪力墙承载力及刚度见表4和表5．

由表4可以看出，不同的加劲形式还能不同程度地提高钢板剪力墙的承载能力，其中竖向加劲钢板墙(SPSW-VS)的循环承载力峰值提高9%；小区格对角加劲钢板剪力墙(SPSW-DS)提高最为明显，循环承载力峰值提高38%；而对角加劲(DS2)和多道斜加劲(MOS)形式也有30%左右的提升，同样是优异的加劲形式．对于单侧开洞或两边连接形式，开洞率(开洞面积占整体墙面面积)分别为15%和30%，循环承载力峰值分别下降20%和44%．可以通过加劲形式提高结构承载力近弥补开洞造成的承载力损失，并且斜加劲形式比竖向加劲形式更有效，对钢板剪力墙的承载力提高更显著．

表4  钢板剪力墙模型承载力

Tab.4  Bearing capacities of SPSW models

由表5可以看出，非加劲钢板剪力墙(SPSW-STA)初始刚度达到了125.29kN/mm；在1/250层间位移角时，非加劲钢板剪力墙(SPSW-STA)的割线刚度达到了86.89kN/mm；在1/50层间位移角时，非加劲钢板剪力墙(SPSW-STA)的割线刚度达到了23.99kN/mm. 竖向加劲能提高约37%的初始刚度，小区格对角加劲钢板剪力墙(SPSW-DS)提高最为明显，达到64%，而对角加劲和多道斜加劲形式也有50%左右的提升．结构达到1/250层间位移角时，竖向加劲形式比非加劲形式的钢板剪力墙刚度仅高约6%，而3种斜加劲形式比非加劲形式刚度提高约34%～39%，说明在结构屈曲后，竖向加劲形式对结构刚度的提高有限，而斜向加劲形式能继续提高结构的抗侧刚度．对于单侧开洞和两边连接形式的钢板剪力墙，刚度明显低于四边连接形式，并且斜向加劲形式对刚度的提高仍然明显．

表5  钢板剪力墙模型刚度

Tab.5  Stiffnesses of SPSW models

2.4  耗能能力对比分析

结构的滞回环所包围的面积是结构吸收能量转化为非弹性变形的能量，滞回环面积越大，结构耗散的能量也就越多．模型随循环次数的增加，累积能量耗散(各循环的滞回环面积累加)如图8(a)所示，最终结构能量耗散如图8(b)所示，1层能量消耗用黑色条带表示，2层能量消耗用红色条带表示，1层能量消耗占总消耗能量用白色数字表示，黑色数字表示不同加劲形式钢板墙的总消耗能量与标准钢板墙的总消耗能量的比值，用百分数表示．

图8  模型能量耗散对比

从图8中可以看出，对于四边连接的钢板剪力墙，1层能量消耗占比为57%～64%，其中对角加劲形式(DS2)占比最大，竖向加劲形式(VS)占比最小；侧边开洞则减小了1层能量消耗的占比，达到53%～60%．开洞形式(RO和RO2)降低了钢板剪力墙的耗能能力，相比标准钢板剪力墙，能量消耗降低了30%～40%．通过采用加劲的形式能明显提升钢板剪力墙的耗能能力，其中小区格对角加劲形式(DS)消耗的能量提高了1.9倍，而竖向加劲形式(VS)相对于其他形式则提升较弱，但也提高了1.3倍的耗能能力．对于开洞形式的钢板剪力墙，采用加劲肋同样也能明显提升结构耗能能力，其中单侧开洞-多道斜加劲形式(MOSRO)效果最好，相比非加劲形式(RO)提高了近2倍能量消耗能力．

评价结构的耗能能力一般还采用能量耗散系数来表示，即

式中：表示滞回曲线面积，如图9所示(阴影填充部分)；表示虚线围成的三角形面积．

从图10(a)可以看出，对于四边连接形式的钢板剪力墙，设置加劲肋能有效地延缓钢板的屈曲，改善滞回曲线的“捏缩”现象，能量耗散系数都要明显地高于非加劲钢板剪力墙，其中，斜加劲钢板剪力墙的能量耗散系数随位移幅值的增大而不断增大，几乎呈线性增长，并且多道斜加劲形式(MOS)的能量耗散系数最大；而竖向加劲和非加劲形式的能量耗散系数后期增长缓慢．

从图10(b)可看出，对于单侧开洞的钢板剪力墙，多道斜加劲(MOS)与对角加劲(DS)比非加劲提高约30%能量耗散系数，两种斜加劲形式的能量耗散系数变化较为接近，并且三者的变化趋势较为一致.

从图10(c)能看出，两边连接形式的钢板剪力墙(RO2)的能量耗散系数要高于四边连接和单侧开洞，并且竖向加劲(VS)和对角加劲(DS)形式对两边连接钢板剪力墙能量耗散系数的提高都很明显．

从图10(d)可以看出，两边连接-对角加劲形式(DSRO2)能量耗散系数最大，是标准钢板墙的1.7倍，达到了2.77；3种斜加劲形式对结构的能量耗散系数提升约40%，而竖向加劲形式仅提升17%，采用斜加劲能更有效地发挥加劲肋的作用．

2.5  承载力退化特性对比分析

在循环荷载作用下，结构发生局部屈曲、塑性变形，导致承载力不断退化，等幅度循环荷载作用下结构的稳定性一般用承载力退化系数来表示，即

承载力退化系数越大，表明结构承载力下降越慢，能够维持稳定的抗侧能力．结构整体承载力退化系数如图11所示．

从图11中可以看出，四边连接形式的钢板墙承载力退化系数均高于0.80，其中竖向加劲和非加劲形式承载力退化系数大于0.90，抗侧能力稳定；而3种斜加劲形式的承载力在循环后期均出现严重退化，这是由于增强拉力带使得对框架柱的附加弯矩作用增大，同时在竖向荷载产生的倾覆力矩作用下，框架柱过早发生局部屈曲，不能维持较高的承载力，出现大幅的下降．

2.6 断裂性能及破坏形式对比分析

钢板剪力墙模型的在往复荷载作用下的最终形态如图12所示，图中阴影表示结构在整个加载过程中受拉和受压产生的塑性应变绝对值的累积结果，即等效塑性应变(PEEQ)，塑性应变累积越大，钢材越容易发生断裂，由此可以预测钢板剪力墙结构的断裂和破坏位置(图中PEEQ值相对于单个结构本身).

由图12中可以看出，所有模型的1层框架柱角部均有不同程度的屈曲变形，形成明显的塑性铰，是钢板墙结构中相对薄弱的部位．对于非加劲钢板剪力墙(STA、RO和RO2)，墙体出现明显的双向拉力带，拉力带方向约为45°，在双向拉力带交汇处的等效塑性应变PEEQ较大，钢板容易发生疲劳断裂．

图11  承载力退化系数对比

对于竖向加劲钢板剪力墙(VS、VSRO2)，由于槽钢加劲具有很大的抗弯刚度和抗扭刚度，将墙板分为宽高比较大的小区板，并且加劲肋作为小区格的边缘构件，使得拉力带在小区格内能够充分发展，因此该类型的钢板剪力墙的墙板等效塑性应变PEEQ分布较为均匀．

对于不同形式的斜向加劲钢板剪力墙(DS、DS2、MOS和DSRO)，加劲肋将墙板分割为三角形小区块，受拉(受压)加劲肋在墙板屈曲后起到增大拉力带(或撑杆)的效果，这明显增大了对框架柱的附加弯矩，并且在竖向荷载产生的倾覆力矩作用下更进一步加重了框架柱的局部屈曲．因此在进行设计时，需要增大柱截面或使用更刚强的截面形式，如方钢管框架柱等．从另一方面考虑，斜向加劲肋对钢板剪力墙的承载力和刚度都有大幅度的提升，并且在内填钢板屈曲后参与抵抗水平力和耗能，可以考虑进一步减小内填钢板厚度，通过设置斜向加劲肋以达到较厚墙板的效果．

对比DS、DS2、MOS、MOSRO可以看出，若结构的跨高比较大，则不适合采用对角加劲形式，因为它会使得加劲肋长细比较大，容易失稳发生屈曲而失去加劲效果，建议采用小区格对角加劲或多道斜向加劲形式．

选取钢板剪力墙模型各部件的PEEQ最大值进行对比，如图13所示．可以看出，非加劲钢板剪力墙和竖向加劲钢板剪力墙各构件的PEEQ最大值基本小于1，受力较为均匀．而对于斜加劲形式的钢板剪力墙，内填钢板PEEQ值非常大，这是由于斜加劲肋与边缘构件留有一定的距离，因此内填板在加劲肋的两端部分在循环过程中不断发生受拉和受压，容易累积塑性变形，进而导致内填板角部的断裂．可以考虑在加劲肋端部设置垫板或其他措施以加强内填板在加劲肋端部的强度，避免影响钢板剪力墙性能的发挥.

图13  模型PEEQ最大值对比

图14为钢板剪力墙结构在1/50位移角和最终时刻的钢板墙平面外变形最大值．从图中可以看出，在1/50位移角时，标准钢板墙及两边连接钢板墙的1层、2层平面外位移几乎一致，而其他类型的1层面外位移均大于2层．竖向加劲和小区格对角加劲形式对钢板的面外屈曲有很好的限制效果，都明显低于未加劲的情况．而斜加劲形式DS2、MOS和DSRO由于对框架柱的附加作用大大增加，使得柱脚过早局部屈曲，钢板墙发生较大的面外变形．不同加劲肋形式对两边连接形式(RO2)的面外变形始终有良好的限制作用，框架柱未出现严重的局部屈曲，钢板的面外位移都低于未加劲的情况．

图14 平面外变形对比

3  结 论

本文建立了11个双层单跨钢板剪力墙的缩尺模型，考虑了不同加劲形式以及不同的框-板连接形式(包括四边连接、单侧开洞和两边连接形式)，对模型进行了非线性有限元分析，研究了不同形式的加劲钢板剪力墙的抗震性能，得出以下结论．

(1) 设置加劲肋能明显改善钢板剪力墙的“捏缩”现象，并提高结构的抗侧能力和刚度，其中竖向加劲形式在墙板屈曲后，刚度提升效果下降；而斜向加劲在屈曲后，结构仍能保持较高的刚度，是一种高效的加劲形式．

(2) 两边连接形式由于不与框架柱连接，拉力带的发展受到限制，承载力和刚度有明显的下降．但该形式能提高钢板墙结构的延性，并有效地减弱钢板墙拉力带对框架柱的不利影响；通过设置加劲肋，钢板墙结构的滞回曲线呈饱满的梭形，承载力退化程度低，能量耗散系数提高，具有良好的稳定性和耗能 能力．

(3) 竖向加劲形式将墙板分割为宽高比较大的小区格，拉力带能在小区格内充分发展，墙板的受力更加均匀．斜向加劲形式同样能起到限制钢板面外屈曲的作用，能明显提高结构的承载能力和刚度，但由此带来的影响是增大了对框架柱的附加应力，结构承载力退化较为严重，因此需要考虑增大柱截面或采用方钢管等更刚强的框架柱形式，以维持拉力带的发展．或者进一步减小内填板的厚度，依靠斜加劲肋增大拉力带效应来提供所需的承载力和刚度．

(4) 对于大跨高比的墙板，建议采用小区格对角加劲形式(DS)，避免斜向加劲肋的长细比过大而影响加劲效果．在小区格对角布置斜加劲肋，也利于拉力带与斜加劲肋的协同作用．

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Hysteretic Behavior of Different Forms of Channel-Stiffened Steel Plate Shear Walls

Yang Yuqing，Mu Zaigen

(School of Civil and Resource Engineering，University of Science and Technology Beijing，Beijing 100083，China)

Steel plate shear wall(SPSW)is a new type of lateral force resisting structure with good ductility，lateral stiffness，and energy dissipation. SPSW is suitable for buildings in high-intensity areas，and stiffening is often used to improve its performance. To compare the effects of different forms of channel-stiffening and frame-plate connections—including vertical stiffening，diagonal stiffening，one-side opening，and beam-connected SPSW—on the hysteretic behavior of SPSW，nonlinear finite element models were established to analyze and predict seismic performance and failure behavior. In this study，11 two-span single-span stiffened SPSW models were established. The bearing capacity，energy dissipation，degraded characteristics，ductility，and failure modes of the earlier mentioned SPSW forms were compared. The results showed that channel stiffeners can effectively improve cyclic pinch of SPSWs and increase the load-bearing capacity and lateral stiffness in varying degrees. Diagonal stiffeners could significantly improve the lateral stiffness and load-bearing capacity of the structure，which could consequently maintain a higher stiffness after steel plate buckling，while the vertical stiffening form had less improvement on the stiffness and bearing capacity of the structure，and the force on the steel plate was more uniform. The beam-connected SPSW could effectively avoid additional bending moment on the columns and had good cooperation with the stiffeners，and the structure had good stability and energy consumption. When the span-height of the plate was relatively large，the diagonal stiffening form in the sub-plate had a better effect. The diagonal stiffening form had a greater additional effect on the columns after buckling；therefore，in its design，the cross section of the columns should be increased or the plate thickness should be further reduced to avoid premature local buckling of the columns，which can reduce structural bearing capacity.

steel plate shear wall；hysteretic behavior；channel stiffener；energy dissipation；degradation characteristic；finite element method

TU392.4

A

0493-2137(2019)08-0876-13

10.11784/tdxbz201806012

2018-06-06；

2018-12-03.

杨雨青（1993—），男，博士研究生，yangyuqing726@163.com.

牟在根，zgmu@ces.ustb.edu.cn.

国家自然科学基金资助项目(51578064)；北京市自然科学基金资助项目(8172031).

the National Natural Science Foundation of China(No. 51578064)，the Natural Science Foundation of Beijing，China(No. 8172031).

(责任编辑：樊素英)