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考虑剪切连接件的钢骨混凝土剪力墙承载力数值分析

作　者: 田硕
导　师: 傅学怡
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 土木工程
关键词: 剪切连接件 SRC剪力墙有限元分析正截面承载力剪切承载力
分类号: TU398.9
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

钢骨混凝土结构(简称SRC结构)是在钢结构及钢筋混凝土结构两种结构形式的基础之上发展而来,具有较高的承载能力及抗震性能,兼有钢筋混凝土结构及钢结构的优点,并在很大程度上克服了两者的不利因素,近年来应用愈加广泛。在SRC结构中,保证钢骨、钢筋及混凝土三种材料协同工作的基础是不同材料间剪力的有效传递,尤其是钢骨与混凝土之间的剪力传递。在以往的有限元分析中,大多忽略了钢骨与混凝土之间的滑移,对两种不同材料的有限元节点采用耦合处理的办法,对于剪切连接的实际情况缺乏细致的考虑。本文在参考工程实际的基础上提出了一种考虑栓钉抗剪连接件的SRC剪力墙形式,即在分析中考虑进栓钉对于钢骨与混凝土之间的抗剪连接作用。本文以剪切连接件的承载力为研究切入点,综合考虑了栓钉抗剪滑移的研究成果,选取了考虑极限位移情况的Ollgaard栓钉抗剪-滑移模型,以此为基础,对截面形式为矩形的SRC剪力墙进行承载力分析。采用通用有限元分析软件ADINA进行静力模拟分析,对考虑栓钉刚度与不考虑栓钉刚度的SRC剪力墙的承载力计算结果进行了比较,并对不同栓钉配置量的SRC剪力墙承载力进行了比较,以确定合适的栓钉配置量。本文重点分析了依靠栓钉剪切连接件的SRC剪力墙结构的承载能力、剪力墙截面应变分布情况、钢骨与混凝土连接表面的剪力传递情况等,并对SRC剪力墙的柱端含钢率进行了扩大参数分析。通过理论分析与有限元计算,发现栓钉刚度会对SRC剪力墙承载力的大小会产生影响。在足量栓钉抗剪连接情况下,钢骨与混凝土可实现完全剪力连接,保证两者协同工作,此时构件可采用基于平截面假定的计算公式。当栓钉配置数量不足时,柱端钢骨得不到充分利用,对SRC剪力墙的承载能力和延性均产生不利影响。栓钉的配置数量在达到一定程度后,SRC剪力墙的承载力将无明显变化,得不到进一步的提高。SRC剪力墙的正截面承载力公式可在钢筋混凝土剪力墙正截面承载力公式的基础之上修改继续使用。柱端含钢率的提高对SRC剪力墙承载力的提高作用明显,但对结构延性能力的提高有限。对于SRC剪力墙斜截面的承载力计算公式,建议采用《钢骨混凝土结构技术规程》中的设计公式。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
第1章绪论  9-25
  1.1 课题研究背景  9-11
    1.1.1 钢骨混凝土结构概述  9
    1.1.2 钢骨混凝土结构的特点  9-11
  1.2 国内外研究现状  11-24
    1.2.1 钢骨混凝土结构计算理论概述  11-12
    1.2.2 钢骨混凝土剪力墙研究现状  12-14
    1.2.3 钢骨与混凝土之间抗剪连接的研究现状  14-20
    1.2.4 钢骨混凝土结构分析中存在的主要问题  20-24
  1.3 本文研究内容  24-25
第2章无边框钢骨混凝土剪力墙承载力分析  25-34
  2.1 无边框钢骨混凝土剪力墙的计算理论  25-30
    2.1.1 SRC 剪力墙正截面承载力计算公式  25-28
    2.1.2 SRC 剪力墙抗剪承载力计算公式  28-30
  2.2 栓钉计算理论  30-31
  2.3 SRC 剪力墙中剪切连接件数量的确定  31-33
  2.4 本章小结  33-34
第3章非线性有限元求解过程与验证  34-46
  3.1 有限元程序及求解概述  34
  3.2 混凝土材料的多轴强度与相关理论  34-36
  3.3 ADINA 程序模型与相关理论  36-39
    3.3.1 材料属性  36-38
    3.3.2 单元类型  38-39
  3.4 求解方法  39-40
  3.5 对于程序计算方法及结果的验证  40-43
  3.6 SRC 剪力墙有限元模型的建立  43-45
  3.7 本章小结  45-46
第4章栓钉刚度对SRC 剪力墙计算结果影响分析  46-52
  4.1 是否考虑栓钉刚度对SRC 剪力墙承载力计算结果的影响  46-47
  4.2 栓钉配置数量对SRC 剪力墙承载力及延性的影响  47-48
  4.3 抗剪连接件的剪力传递情况分析  48-51
  4.4 本章小结  51-52
第5章 SRC 剪力墙承载力计算结果及分析  52-69
  5.1 SRC 剪力墙正截面承载力分析  52-54
  5.2 SRC 剪力墙正截面应变分布情况  54-58
  5.3 SRC 剪力墙水平抗震性能分析  58-62
  5.4 暗柱含钢率对SRC 剪力墙的影响分析  62-64
  5.5 低矮SRC 剪力墙承载力分析  64-67
  5.6 本章小结  67-69
结论与展望  69-71
参考文献  71-75
致谢  75

考虑剪切连接件的钢骨混凝土剪力墙承载力数值分析

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