钢框架—密肋网格复合钢板剪力墙抗震性能试验研究和塑性设计方法

发布时间：2018-03-19 15:30

本文选题：密肋网格复合钢板剪力墙　切入点：屈曲后强度　出处：《西安建筑科技大学》2014年博士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：针对非加劲薄钢板剪力墙存在明显的滞回捏缩现象和呼吸震颤等不足,本文提出了一种钢框架-密肋网格复合钢板剪力墙抗侧力体系,它由周边钢框架、剪力墙板及密肋网格板等组成,周边钢框架主要承担竖向荷载和整体倾覆力矩,密肋网格复合墙板主要承担水平荷载,二者协同工作性能良好,是一种优良的双重抗侧力体系,克服了薄板墙侧向刚度退化严重和墙板面外变形显著的缺点,具有优良的力学性能和良好的适用性。薄钢板剪力墙结构主要依靠剪力墙板的对角斜向拉力带承担水平荷载,在正常使用阶段墙板即发生面外屈曲,对周边框架构件的面内刚度要求较高。基于薄钢板剪力墙的受力和变形特点,在剪力墙板两侧设置密肋网格板以延缓墙板的面外屈曲,限制墙板的面外变形,改善结构的受力性能,降低对周边框架构件的刚度要求,提高结构的侧向刚度和耗能能力,这就形成了一种新型密肋网格复合钢板剪力墙抗侧力体系。采用理论分析、试验研究和有限元计算相结合的方法,对本文提出的钢框架-密肋网格复合钢板剪力墙抗侧力体系进行了系统研究,分析了该体系在低周反复荷载作用下的滞回性能,研究了它的受力机制和破坏模式,给出了密肋网格板的刚度限值,提出了钢板剪力墙结构基于性能的塑性设计方法,为其工程应用和推广提供参考依据。主要研究内容如下:(1)对3榀单跨两层和1榀双跨两层钢框架-密肋网格复合钢板剪力墙体系进行了低周反复加载试验研究,分析了体系的侧向承载能力、侧向刚度及退化、延性性能、耗能能力、剪力分配、破坏机理及剪力墙板与钢框架的协同工作性能,明确了体系的受力机制和耗能机理,为后续理论分析提供了基础。(2)基于拉杆条模型(SM)和三拉杆(TSM)模型,采用有限元分析软件SAP2000对试验试件进行了静力非线性分析(Pushover分析),通过对试件侧向刚度、屈服荷载、极限荷载、塑性发展、破坏模式等进行对比分析,验证了简化模型的有效性和适用性,在此基础上,做了参数分析,并为后续研究奠定基础,便于实际工程的应用。(3)基于稳定理论,通过理论分析并结合有限元软件的计算,对密肋网格板的整体刚度、肋条最大间距及对穿螺栓规格和最大间距进行了系统研究,推导了保证密肋网格复合钢板剪力墙不发生整体面外屈曲的肋条最小刚度限值计算公式,给出了保证区格中剪力墙板不发生弹性剪切屈曲的肋条最大间距限值的建议计算公式,建议了对穿螺栓最大间距的确定方法和螺栓内力的计算公式。(4)依据能量原理,提出了钢板剪力墙结构基于性能的塑性设计方法,并通过修正楼层剪力考虑结构的P-delta效应。该方法在设计过程中能够充分考虑结构的非弹性性能,根据预定的破坏模式和目标位移,采用能量方程计算结构的设计基底剪力,然后对屈服构件(剪力墙板)采用塑性方法设计,对非屈服构件(边框架)采用弹性方法设计。为验证方法的有效性,采用此方法进行了算例设计,并对算例结构进行了静力非线性分析和动力弹塑性分析。
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【学位授予单位】：西安建筑科技大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TU398.2

【参考文献】