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考虑填充墙影响的高层钢结构住宅舒适性研究

发布时间:2018-05-07 07:56

  本文选题:钢结构 + 高层住宅 ; 参考:《沈阳建筑大学》2014年硕士论文


【摘要】:在我国城市化高速发展的背景下,建筑业也正处于蓬勃发展期,建筑企业的生产规模也呈逐年大幅增长之势,建筑能源与环境的控制压力也与日俱增。就在我国提出走资源节约型社会的历史背景下,钢结构建筑凭借其节能、环保、抗震性能好的优异性能,已经成为我国建筑行业未来的发展趋势与最优选择。基于我国钢结构快速发展的产业优势,钢结构住宅及其产业化是我国住宅业发展的必由之路,这将成为推动我国经济发展新的增长点。目前对于高层钢结构住宅来说,在结构方面最迫于解决的问题之一就是高层钢结构建筑在风荷载的作用下的风致振动的舒适性问题。建筑材料强度越来越高而重量却越来越轻,低阻尼、大柔度的特性使得高层钢结构建筑的风振响应更加显著,建筑物的这种自身结构的风致振动会对居住者造成难以接受的不舒适感。现阶段国内外对于解决舒适度问题的普遍方法是在建筑适当的位置设置阻尼调制装置,以达到降低建筑结构的柔度、增大其刚度的目的。然而对于住宅体系来说这样做会大大提高建筑成本,势必会在一定程度上影响高层钢结构住宅体系的发展。因此,必须为解决高层钢结构风致舒适度问题找到更经济、更容易实现的途径——考虑填充墙在钢框架结构中作为抗侧力构件的作用。关于考虑填充墙在框架结构中作为抗侧力构件的问题,引起了国内外大批学者的关注,大量研究表明填充墙作为高层钢结构必不可少的非结构构件,对钢框架结构的刚度影响不容忽视。本文以“高层建筑风致舒适度控制”以及“填充墙对结构刚度影响”两大研究领域的结合为最大创新点,考虑填充墙在弹性受力阶段对钢框架中心支撑结构的刚度贡献,针对解决高层钢结构住宅在常见风荷载作用下的风振响应导致的舒适度问题做以下工作:(1)以实际工程为背景,利用Midas-Gen有限元分析软件建立带有砌体填充墙的高层钢结构住宅整楼模型,模拟在实际的受力过程中,砌体填充墙与钢框架之间的共同作用,考虑空心混凝土砌块、蒸压粉煤灰砖、轻集料混凝土砖、加气混凝土砌块,四种砌体材料填充墙对钢框架的抗侧力贡献。通过对结构的特征值分析,得到不同材料填充墙的高层钢结构的自振周期,对比不同材料填充墙对结构的刚度影响程度;(2)找到影响填充墙高层钢框架结构刚度的影响因素,考察填充墙材料弹性模量、容重、填充率、墙体厚度以及墙体布置等因素对钢框架刚度的影响,并得到相关影响规律。(3)在上述两项工作的基础上,通过对带有不同材料、不同填充率填充墙的钢框架以及不考虑填充墙作用的纯框架进行在模拟脉动风荷载作用下的弹性时程分析,采用复合阻尼结构的处理方法计算阻尼比,得到各模型的风振效应结果,进行对比得出相关结论;(4)通过时程分析获得各模型的顶点最大加速度、顶点最大位移两大风致舒适度评价指标,来对模型的风致舒适度进行评估,在满足变形要求的前提下提高高层钢结构住宅的舒适性。
[Abstract]:With the rapid development of urbanization in China, the construction industry is also in a period of vigorous development, the production scale of construction enterprises is also increasing year by year, and the control pressure of building energy and environment is increasing. In the historical background of taking the resource saving society, the steel structure building relies on its energy saving, environmental protection and seismic resistance. Excellent performance has become the future development trend and the best choice of China's construction industry. Based on the rapid development of China's steel structure, the steel structure housing and its industrialization are the only way for the development of China's housing industry. This will be a new growth point to promote the development of our country's economy. One of the most important problems to be solved in structure is the comfort of wind induced vibration of high-rise steel structures under the action of wind loads. The increasing of the strength of the building material and the lighter weight, the low damping and the large flexibility make the wind-induced response of the high-rise steel structure more significant, and the structure of the building itself is the structure of the structure. The common way to solve the comfort problem at home and abroad at home and abroad is to set the damping modulation device in the proper position of the building to reduce the flexibility of the building structure and increase the rigidity of the building. However, this will greatly improve the building for the residential system. The cost is bound to influence the development of the high-rise steel structure housing system to some extent. Therefore, it is necessary to find a more economical and easier way to solve the wind induced comfort of the high-rise steel structure, considering the effect of the filling wall as a side resisting member in the steel frame structure. The problem of force component has aroused the attention of a large number of scholars at home and abroad. A large number of studies have shown that filling wall is an essential non structural member of high rise steel structure. The influence of the stiffness of steel frame can not be ignored. In this paper, the two research fields of "wind induced comfort control of high-rise buildings" and "influence of filling wall on structural stiffness" are presented in this paper. As the largest innovation point, considering the stiffness contribution of the filling wall to the central support structure of the steel frame at the elastic stress stage, the following work is done to solve the comfort degree caused by the wind vibration response of the high-rise steel structure housing under the common wind load. (1) taking the actual project as the back view, the Midas-Gen finite element analysis software is used to establish the system. The whole building model of high rise steel structure of masonry filling wall is used to simulate the interaction between masonry filling wall and steel frame in the actual loading process, and the contribution of hollow concrete block, autoclaved fly ash brick, light aggregate concrete brick, aerated concrete block, four kind of masonry material filling wall to the side force of steel frame. By the eigenvalue analysis, the self vibration period of the high-rise steel structure with different material filling wall is obtained, and the influence degree of different material filling wall on the stiffness of the structure is compared. (2) to find the influence factors of the stiffness of the steel frame structure of the filling wall, and to investigate the elastic modulus, the bulk density, the filling rate, the wall thickness and the wall layout of the filled wall material. The influence of the stiffness of the steel frame and the relevant influence laws are obtained. (3) on the basis of the above two work, the elastic time history analysis of the steel frame with different materials, different filling rates filling the wall and the pure frame without considering the filling wall action under the simulated fluctuating wind load is carried out, and the treatment method of compound damping structure is adopted. The damping ratio is calculated and the results of the wind vibration effect of each model are obtained, and the relative conclusions are obtained. (4) through the time history analysis, the maximum acceleration of each model and the two large wind comfort evaluation index of the maximum displacement are obtained to evaluate the wind comfort degree of the model, and to improve the high-rise steel structure to live under the condition of deformation requirements. The comfort of the house.

【学位授予单位】:沈阳建筑大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2014
【分类号】:TU973.13

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