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提出了一种短梁抗剪加强型钢框架-波纹钢板墙结构，通过对波纹钢板墙与框架柱之间的短梁进行抗剪加强，将边缘构件的轴力通过短梁抗剪有效传递至两边的框架柱，从而解决由于逐层累积作用导致边缘构件轴力过大的问题。同时，利用分析软件SAP2000，针对该类结构形式进行了基于Pushover的参数分析，考察了各种因素对边缘构件轴力、短梁剪力以及结构最大层间位移角的影响规律。分析结果表明：边缘构件轴力随楼层层数和宽跨比的增大而增大，随刚度比的增大而减小；短梁剪力随宽跨比的增大而增大，随楼层层数的增加而减小，但与刚度比关系不大；结构最大层间位移角受宽跨比、刚度比的影响较小，随楼层层数的增加而略有增大。
English Abstract
A steel frame-corrugated steel shear wall structure with shear-strengthened short beams is proposed. By shear-strengthening the short beams between the corrugated steel shear wall and the frame columns, the axial forces of the edge members are effectively transferred to the frame columns through the shear resistance of the short beams, thereby resolving the issue of excessively large axial forces in the edge members caused by cumulative effects over multiple stories. Meanwhile, parametric analyses based on Pushover analysis are conducted using the software SAP2000 to investigate the influence of various factors on the axial forces of edge members, the shear forces of short beams, and the maximum inter-story drift ratio of the structure. The main influencing factors considered include: the width-to-span ratio (the ratio of corrugated steel shear wall width to column spacing), the axial stiffness ratio (between edge members and frame columns), and the number of stories. The analytical results indicate that: the axial force of edge members increases with the increase of story number and width-to-span ratio, but decreases with the increase of stiffness ratio; the shear force of short beams increases with the increase of width-to-span ratio, decreases with the increase of story number, but shows little correlation with the stiffness ratio; the maximum inter-story drift ratio is less affected by the width-to-span ratio and stiffness ratio, while it increases slightly with the increase of story number.
一、波纹钢板剪力墙的发展与优势
波纹钢板剪力墙作为一种新型抗侧力构件，近年来在高层及超高层建筑结构中得到了越来越多的关注与应用。相较于传统的平钢板剪力墙，波纹钢板剪力墙在抗侧刚度、承载能力和耗能能力方面均表现出更为优越的性能。波纹钢板独特的波形构造使其面外刚度显著增强，能够有效延缓钢板屈曲的发生，从而在受力过程中保持较为稳定的滞回性能。与此同时，波纹钢板剪力墙还具有自重较轻、施工便捷、建筑布置灵活等优点，使其成为替代传统混凝土剪力墙和支撑体系的一种有竞争力的选择。
二、波纹钢板墙与框架协同工作面临的关键问题
将波纹钢板剪力墙应用于钢框架结构时，墙体与框架之间的协同工作机制是一个核心问题。波纹钢板墙通常与周边框架通过边缘构件（如竖向边缘构件）进行连接。在水平荷载（如地震作用或风荷载）作用下，波纹钢板墙承担了主要的水平剪力，这些剪力通过边缘构件传递至上下框架梁和两侧框架柱。随着建筑层数的增加，边缘构件中累积的轴力不断增大——每一层墙体传递的剪力都会在边缘构件中产生附加轴力，逐层叠加后可能导致底部边缘构件的轴力过大。这一“逐层累积效应”成为制约波纹钢板墙在高层次结构中应用的关键瓶颈之一。
三、短梁抗剪加强方案的提出
针对上述问题，研究者提出了多种改善边缘构件受力状态的方案。本文提出了一种短梁抗剪加强型钢框架-波纹钢板墙结构。其核心思路是：在波纹钢板墙与框架柱之间设置短梁连接构件，并对这些短梁进行专门的抗剪加强设计。通过加强短梁的抗剪承载力，使得边缘构件中累积的轴力能够经由短梁的抗剪作用有效地传递至两侧的框架柱。这样，原本由边缘构件单独承受的逐层累积轴力被分散至框架柱，从而显著缓解了边缘构件的受力负担，解决了由于逐层累积作用导致边缘构件轴力过大的问题。
这一方案的关键在于短梁的抗剪加强设计——短梁不仅起到连接波纹钢板墙与框架柱的构造作用，更承担着传递剪力的重要力学功能。通过合理的截面设计和构造措施（如设置加劲肋、加大腹板厚度等），可以使短梁具备足够的抗剪承载力，确保轴力传递路径的可靠与高效。
四、参数分析的必要性
作为一种新型结构形式，短梁抗剪加强型钢框架-波纹钢板墙结构的受力性能受多种因素的影响，包括墙体宽度与柱距的比例（宽跨比）、边缘构件与框架柱的轴向刚度比、以及结构的总层数等。这些因素如何影响边缘构件的轴力分布、短梁的剪力需求以及结构的整体侧向变形，尚缺乏系统的研究。因此，有必要通过参数分析的手段，系统考察上述因素对结构关键力学响应的影响规律，为工程设计提供定量的参考依据。
本文的研究主要涵盖以下三个方面：
研究首先提出了短梁抗剪加强型钢框架-波纹钢板墙结构的概念。该结构体系由钢框架、波纹钢板墙以及连接墙体与框架柱的短梁三部分组成。其中，波纹钢板墙作为主要的抗侧力构件承担水平剪力；框架柱作为竖向承重和抗侧力的主体；短梁则承担着连接与传力的双重功能。
结构的工作机制可概括为：在水平荷载作用下，波纹钢板墙将剪力传递至边缘构件，边缘构件中的轴力通过短梁的抗剪作用传递至两侧的框架柱。通过这一传力路径，原本由边缘构件单独承受的逐层累积轴力得以有效分散，从而解决了边缘构件轴力过大的问题。短梁的抗剪加强是保证这一传力路径有效性的关键——研究通过对短梁进行专门的抗剪设计（如增大腹板厚度、设置加劲肋等措施），确保其具备足够的抗剪承载力来传递边缘构件的轴力。
为了系统研究各类因素对结构受力性能的影响，研究采用SAP2000分析软件，对该类结构形式进行了基于Pushover的参数分析。参数分析主要考察了以下三个影响因素：
（1）宽跨比——即波纹钢板墙宽度与柱距的比值。这一参数反映了墙体在框架中所占的比例，直接影响墙体的抗侧刚度贡献以及边缘构件中的内力分布。
（2）轴向刚度比——即边缘构件与框架柱的轴向刚度之比。这一参数反映了边缘构件与框架柱之间在轴向受力方面的相对强弱关系，直接影响轴力在两者之间的分配。
（3）楼层层数——即结构的建筑层数。这一参数反映了逐层累积效应的严重程度，是影响边缘构件轴力大小的关键因素之一。
参数分析重点考察了上述三个因素对以下三类关键力学响应指标的影响规律：
通过系统的参数分析，研究得到了以下主要规律：
（1）边缘构件轴力的影响因素
边缘构件轴力随楼层层数的增大而增大——层数越多，逐层累积效应越显著，底部边缘构件中累积的轴力越大。边缘构件轴力随宽跨比的增大而增大——墙体宽度越大，墙体承担的水平剪力越多，传递至边缘构件的轴力也越大。边缘构件轴力随刚度比的增大而减小——边缘构件相对于框架柱的轴向刚度越大，其分担轴力的能力越强，轴力反而越小。
（2）短梁剪力的影响因素
短梁剪力随宽跨比的增大而增大——墙体宽度越大，需要由短梁传递的剪力也越大。短梁剪力随楼层层数的增加而减小——层数越多，轴力沿高度的分布更加分散，单层短梁所需传递的剪力反而减小。短梁剪力与刚度比关系不大——刚度比主要影响轴力在边缘构件与框架柱之间的分配，而对短梁传递的剪力总量影响不显著。
（3）结构最大层间位移角的影响因素
结构最大层间位移角受宽跨比、刚度比的影响较小。结构最大层间位移角随楼层层数的增加而略有增大。这表明，在本文所研究的参数范围内，宽跨比和刚度比对结构整体侧向刚度的影响相对有限，而层数的增加则不可避免地导致侧向位移的增大。
本文通过对短梁抗剪加强型钢框架-波纹钢板墙结构的提出与参数分析，得出以下主要结论：
（1）短梁抗剪加强方案有效解决了边缘构件轴力过大的问题。 通过对波纹钢板墙与框架柱之间的短梁进行抗剪加强，将边缘构件的轴力通过短梁抗剪有效传递至两边的框架柱，从而解决了由于逐层累积作用导致边缘构件轴力过大的问题。这一方案为波纹钢板剪力墙在高层次结构中的应用提供了一条有效的技术路径。
（2）边缘构件轴力受层数、宽跨比和刚度比的综合影响。 边缘构件轴力随楼层层数和宽跨比的增大而增大，随刚度比的增大而减小。在实际工程设计中，当建筑层数较多或墙体宽度较大时，应特别关注边缘构件的轴力需求；适当增大边缘构件的轴向刚度（如增大截面面积）可有效降低其轴力水平。
（3）短梁剪力主要受宽跨比和层数影响。 短梁剪力随宽跨比的增大而增大，随楼层层数的增加而减小，但与刚度比关系不大。当墙体宽度较大时，短梁的抗剪加强需求更为迫切；而在层数较多的结构中，短梁的剪力需求反而有所降低。
（4）结构最大层间位移角受宽跨比和刚度比影响较小。 结构最大层间位移角受宽跨比、刚度比的影响较小，随楼层层数的增加而略有增大。这表明在参数分析所考虑的范围内，宽跨比和刚度比对结构整体抗侧刚度的影响有限，结构的侧向变形控制应重点关注层数的影响。
（5）参数分析结果为工程设计提供了定量依据。 研究通过基于Pushover的参数分析，系统揭示了宽跨比、轴向刚度比和楼层层数对边缘构件轴力、短梁剪力及结构最大层间位移角的影响规律，为短梁抗剪加强型钢框架-波纹钢板墙结构的设计提供了科学依据和参考数据。
（6）后续研究建议。 建议在今后的研究中进一步开展以下工作：考虑更多影响因素（如墙体波形、钢材强度等级、连接节点构造等）对结构性能的影响；开展试验研究以验证参数分析结果的可靠性；建立简化的设计方法与计算公式，便于工程应用。
