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基于等效斜撑模型的内嵌墙板钢框架抗震性能研究

作　者: 高松召
导　师: 范峰
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 结构工程
关键词: 内嵌墙板 装配式钢结构住宅 等效单杆模型 等效多杆模型
分类号: TU391
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要


装配式钢框架结构轻质高强、抗震性能好、工业化程度高、绿色环保是适应住宅产业化的理想结构形式，其围护结构一般采用便于现场安装的分块轻质墙板。研究表明内嵌围护墙板与钢框架可靠连接，有利于提高结构整体抗侧刚度和承载力。目前对于内嵌墙板与钢框架结构协同工作性能的研究一般采用试验及有限元模拟的手段。而试验手段有一定的局限性，钢框架与内嵌墙板协同工作复杂有限元模拟建模繁琐，因此迫切需要针对内嵌墙板钢框架结构提出一种简化模型；另一方面，随着装配式内嵌墙板钢框架结构的广泛应用，有必要研究其抗震性能。鉴于此，本文利用有限元软件ANSYS针对内嵌墙板钢框架结构提出了实用的简化模型，并利用简化模型对结构进行了抗震性能的分析，主要工作包括以下几方面：1）在砌体（块）填充墙等效单杆模型的基础上，针对轻质分块内嵌墙板建立了有限元精细化模型，并利用精细化模型以跨高比为基本参数重新拟合得到了适用于内嵌墙板钢框架结构的等效单杆模型有效宽度计算公式，得到了已有试验的验证；并进行了有效宽度计算公式影响参数分析；2）基于等效单杆弹性模型的基本思想并针对轻质分块内嵌墙板在侧向荷载下的变形及受力特性提出了等效多杆弹塑性模型，并利用已有试验对等效多杆模型的有效性进行了验证，进行了等效多杆模型有效宽度计算公式影响参数分析，给出了实用的有效宽度表；并证明了利用等效多杆模型进行内嵌墙板钢框架结构在往复荷载作用下滞回性能分析的可行性；3）选取典型钢框架结构住宅利用等效多杆弹塑性模型对其进行了抗震性能研究，对比分析了3-8层钢框架与考虑内嵌墙板作用的钢框架自振周期及振型的特点，给出了多层钢框架结构自振周期建议估算公式；选取7条地震动记录对6层钢框架及内嵌墙板钢框架结构进行了6度、7度、8度情况下的42次时程分析，对比了两者在地震作用下的侧移差异，表明了内嵌墙板在地震作用下对于整体结构抗侧移作用的贡献，建议实际工程应考虑内嵌墙板的作用并合理布置内嵌围护墙板。

全文目录


摘要  3-4
Abstract  4-8
第1章 绪论  8-15
  1.1 课题研究的背景  8-9
  1.2 带墙体框架结构研究现状  9-14
    1.2.1 带墙体框架结构分析模型研究  9-12
    1.2.2 带墙体框架结构工作性能研究  12-14
  1.3 课题来源及本文主要研究内容  14-15
第2章 内嵌墙板等效单杆弹性有限元模型研究  15-32
  2.1 引言  15
  2.2 砌体（块）填充墙等效单杆模型  15-19
    2.2.1 等效单杆模型的概念  15-17
    2.2.2 等效单杆模型适用性分析  17-19
  2.3 内嵌墙板钢框架结构精细化分析模型  19-23
    2.3.1 单元类型的选取  19-20
    2.3.2 各参数的选用  20-21
    2.3.3 精细化有限元模型的建立  21-23
  2.4 内嵌墙板等效单杆简化模型  23-26
  2.5 等效单杆模型影响参数分析  26-30
    2.5.1 跨高比  26-27
    2.5.2 轴压比  27-28
    2.5.3 墙板宽度  28-29
    2.5.4 墙板厚度  29-30
    2.5.5 开洞面积  30
  2.6 本章小结  30-32
第3章 内嵌墙板等效多杆弹塑性有限元模型研究  32-48
  3.1 引言  32
  3.2 等效多杆模型的概念  32-33
  3.3 等效多杆模型有效宽度计算公式拟合  33-38
  3.4 等效多杆模型影响参数分析  38-46
    3.4.1 不同跨度及高度  39
    3.4.2 轴压比  39-40
    3.4.3 墙板宽度  40-41
    3.4.4 墙板厚度  41-42
    3.4.5 等效多杆模型常用有效宽度表  42-46
  3.5 内嵌墙板钢框架滞回性能的模拟  46-47
  3.6 本章小结  47-48
第4章 内嵌墙板钢框架结构抗震性能分析  48-69
  4.1 引言  48
  4.2 典型钢框架算例设计  48-49
  4.3 基于等效多杆模型钢框架自振特性分析  49-56
    4.3.1 分析模型的建立  49-50
    4.3.2 自振特性分析  50-54
    4.3.3 自振周期估算方法  54-56
  4.4 基于等效多杆模型钢框架地震时程响应分析  56-63
    4.4.1 地震动记录的选取  56-59
    4.4.2 非线性时程响应分析  59-63
  4.5 典型钢框架住宅自振特性及非线性时程响应分析  63-67
  4.6 本章小结  67-69
结论  69-71
参考文献  71-76
攻读学位期间发表的学术论文及其他成果  76-78
致谢  78

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中图分类: > 工业技术 > 建筑科学 > 建筑结构 > 金属结构 > 钢结构
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