钢框架—钢板单侧外包混凝土板组合墙结构滞回性能试验研究

发布时间：2017-10-17 21:16

  本文关键词：钢框架—钢板单侧外包混凝土板组合墙结构滞回性能试验研究

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【摘要】：组合钢板剪力墙是近年来新兴的适用于高层、超高层建筑结构的抗侧力体系,相比普通薄钢板剪力墙,钢板-混凝土板组合剪力墙以钢板剪力墙作为基本支撑板,单侧或双侧外包混凝土板,为钢板提供侧向约束,限制钢板的屈曲,提高了结构的抗侧刚度,钢框架因而可以采用半刚性节点,同时结构兼具优良的延性和耗能能力。因此半刚性钢框架内填组合剪力墙结构是一种值得探索的新型框-剪结构体系。在国内外现有研究的基础上,首先分析了钢板剪力墙结构体系的发展,总结当前钢板剪力墙的改进形式并分析各自的优缺点,引出组合钢板剪力墙结构。通过分析组合钢板剪力墙的研究现状,引入半刚性节点,将两者结合起来,总结国内外研究的不足,提出了本文的研究结构:钢框架-钢板单侧外包混凝土板组合墙结构,简称UCSW结构。为研究UCSW新型结构体系的滞回性能,设计了一榀两层单跨的钢框架-组合钢板剪力墙结构试件进行循环加载试验研究,根据试验数据定量分析和评价了UCSW结构的整体、局部性能和传力机理等方面。试验结果表明,UCSW结构的破坏模式为:内填钢板形成细密的斜向拉力带,鱼尾板及螺栓孔处产生局部撕裂;钢筋混凝土盖板出现上下贯通的裂缝且边角处局部压碎破坏,内侧与钢板接触面有棋盘状压痕;钢框架柱脚出现水平撕裂,半刚性节点及梁柱节点形成塑性铰。结构由内填钢板拉力带变形、半刚性节点转动、钢框架自身变形吸收消耗地震能量,且钢筋混凝土盖板也可参与耗能,结构滞回性能优异。UCSW结构具有较高的强度储备,极限荷载达到设计荷载的3.10倍,结构承载力、刚度退化较慢且具有较强的稳定性;UCSW结构的整体延性系数为5.81,最大功耗比达到397.08%,延性和耗能能力较好,且以结构二层组合钢板墙的变形和耗能为主;UCSW结构侧向力传递通过鱼尾板、钢板拉杆变形、钢框架自身变形来完成,结构的内填组合墙承担86%-98%的水平侧向力,钢框架承担70%以上的竖向力和倾覆弯矩。在UCSW结构中,钢筋混凝土盖板作为辅助构件并不直接参与抗侧,而是通过约束钢板屈曲变形提高结构整体性能。通过与纯钢板剪力墙试件各指标性能的对比分析,发现UCSW结构的防屈曲性能优异,并得出钢板多波屈曲变形机制及螺栓排布约束机制的防屈曲机理。UCSW结构由于拉力带屈曲变形被抑制,拉力场效应弱化,结构的变形由普通钢板剪力墙的拉力带机制向平面应力响应的机制转变,拉压方向同时承载,外侧钢筋混凝土盖板防屈曲效果明显。
【关键词】：组合钢板剪力墙 半刚性钢框架 试验研究 滞回性能 钢筋混凝土盖板
【学位授予单位】：济南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TU398
【目录】：

• 摘要7-9
• Abstract9-11
• 第一章 绪论11-23
• 1.1 引言11
• 1.2 钢板剪力墙11-16
• 1.2.1 钢板剪力墙的研究现状12-13
• 1.2.2 钢板剪力墙应用中的不足及改进13-16
• 1.3 组合钢板剪力墙16-20
• 1.3.1 组合钢板剪力墙的研究现状16-19
• 1.3.2 UCSW结构的提出19-20
• 1.4 本文研究内容20-23
• 1.4.1 前人研究的不足20
• 1.4.2 本文研究工作20-23
• 第二章 UCSW结构循环加载试验23-35
• 2.1 试件设计23-27
• 2.1.1 钢板厚度24
• 2.1.2 混凝土盖板厚度24-25
• 2.1.3 螺栓连接25-26
• 2.1.4 节点设计26-27
• 2.2 试验方案27-33
• 2.2.1 材性试验27-28
• 2.2.2 加载试验28-30
• 2.2.3 数据采集30-33
• 2.3 本章小结33-35
• 第三章 UCSW结构滞回性能分析35-65
• 3.1 整体性能35-45
• 3.1.1 试验现象35-39
• 3.1.2 滞回曲线39-40
• 3.1.3 承载能力40-42
• 3.1.4 耗能分析42-43
• 3.1.5 刚度折减43-44
• 3.1.6 延性性能44-45
• 3.2 局部性能45-60
• 3.2.1 内填组合墙45-47
• 3.2.2 框架梁47-51
• 3.2.3 框架柱51-57
• 3.2.4 半刚性节点57-60
• 3.3 传力机制60-63
• 3.3.1 侧向力60-62
• 3.3.2 倾覆弯矩62-63
• 3.4 本章小结63-65
• 第四章 UCSW结构防屈曲性能分析65-71
• 4.1 防屈曲性能65-67
• 4.2 UCSW结构防屈曲机理67-70
• 4.2.1 钢板多波屈曲变形机制67-68
• 4.2.2 螺栓排布约束机制68-69
• 4.2.3 应力响应分析69-70
• 4.3 本章小结70-71
• 第五章 结论和展望71-73
• 5.1 结论71-72
• 5.2 后继工作展望72-73
• 参考文献73-77
• 致谢77-79
• 附录79

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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本文编号：1051093