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新型墙板装配式钢结构住宅体系及其关键技术的研究

发布时间:2018-09-12 17:45
【摘要】:近些年,我国不断推进城镇化建设,这为实现住宅产业化建设,发展装配式钢结构住宅提供了良好契机。本文在借鉴国内外已有装配式钢结构住宅体系优点的基础上,提出了一种适用于多、高层住宅的新型墙板装配式钢结构住宅体系。该体系由组合式受力墙板、非受力墙板以及一体化楼板组成,具有部件标准化生产、集成化程度高、现场无焊接操作、施工质量高和综合经济效益好等优点。 本文以新型墙板装配式钢结构住宅体系及其关键技术为对象,从结构形式、维护材料、节点构造、抗震性能等方面进行了全面研究,具体工作和结论如下: 1)通过一套多层住宅的设计,从结构布置、预制部品形式、构造节点处理、结构性能以及经济指标等宏观方面,简要介绍新型墙板装配式钢结构住宅体系的组成及其配套技术的特点。 2)采用有限元软件ABAQUS,分别对单榀装配式钢框架进行静力推覆分析和弹塑性循环荷载分析,得到了结构的荷载-位移曲线以及应力、应变分布情况。结果表明:在设计荷载作用下,结构处于弹性状态,具有充足的安全储备;在极限荷载作用下,结构的塑性铰首先出现在支撑的端部和主梁弦杆处,基本满足“强柱弱梁、强节点弱构件”的设计要求;结构在弹性变形阶段的抗侧刚度大、侧移小,但进入塑性阶段后承载力下降较快。应在设计时严格控制支撑的长细比和底层柱的宽厚比,避免因局部应力过大或构件局部鼓曲变形而导致结构失效,保证结构的后期承载力和延性。 3)插入式梁柱连接节点是为实现结构现场装配化施工而研究的,是新型墙板装配式钢结构住宅体系的配套关键技术之一。它既连接上下柱,又连接梁与柱,从而将建筑分层断开,避免了由于预制部件尺寸过大,而带来的运输难度大、运输效率低等问题。本文采用ABAQUS有限元分析软件,对插入式连接节点的承载能力、应力分布以及抗弯刚度进行了有限元分析。结果表明:节点能可靠传递柱轴力,满足“强节点弱构件”的设计要求;该节点属于半刚性节点,传递柱轴力和剪力还可承担弯矩,,在结构外周密柱的情况下,可将其作为除支撑外的第2道抗震设防措施。 本文的研究成果对推动新型墙板装配式钢结构住宅体系的发展具有较大的作用,为该结构体系的应用与发展奠定了技术的基础。
[Abstract]:In recent years, China has been promoting the urbanization construction, which provides a good opportunity for the realization of housing industrialization construction and the development of prefabricated steel structure housing. On the basis of drawing lessons from the advantages of the existing prefabricated steel structure housing system at home and abroad, this paper presents a new type of wall slab fabricated steel structure housing system suitable for multi-storey residential buildings. The system is composed of combined force wall panel, non-force wall board and integrated floor slab. It has the advantages of standardized production of components, high integration degree, no welding operation on the spot, high construction quality and good comprehensive economic benefit, and so on. In this paper, the structure form, maintenance material, joint construction, seismic performance and so on of the new type of wall panel fabricated steel structure housing system and its key technology are studied. The specific work and conclusions are as follows: 1) through the design of a set of multi-storey housing, from the structural layout, prefabricated parts form, construction node processing, structural performance and economic indicators and other macro aspects, This paper briefly introduces the composition of the new type of wall panel assembled steel structure housing system and the characteristics of the supporting technology. 2) the static force push analysis and elastic-plastic cyclic load analysis of a single fabricated steel frame are carried out by using the finite element software ABAQUS,. The load-displacement curve and the distribution of stress and strain of the structure are obtained. The results show that under the design load, the structure is in an elastic state and has sufficient safety reserve. Under the limit load, the plastic hinge of the structure first appears at the end of the support and at the chord of the main beam, which basically meets the requirements of "strong column and weak beam," The design requirement of strong joints and weak members is that the lateral stiffness of the structure is large and the lateral displacement is small in the elastic deformation stage, but the bearing capacity decreases rapidly after entering the plastic stage. The aspect ratio of braces and the ratio of width to thickness of bottom columns should be strictly controlled in design to avoid structural failure due to excessive local stress or local buckling deformation of members. To ensure the later bearing capacity and ductility of the structure. 3) the inserted Liang Zhu connection is studied for the construction of the site assembly of the structure and is one of the key technologies of the new type of wall panel assembled steel structure housing system. It not only connects the upper and lower columns, but also connects the beams and columns, thus disconnecting the building layers, thus avoiding the problems of high transportation difficulty and low transportation efficiency caused by the excessive size of prefabricated parts. In this paper, the ABAQUS finite element analysis software is used to analyze the bearing capacity, stress distribution and bending stiffness of the plug-in connection joints. The results show that the joint can transfer the axial force of the column reliably and meet the design requirements of the "strong joint and weak member", and the joint belongs to the semi-rigid joint, and the axial force and shear force of the transfer column can also bear the bending moment. It can be used as the second seismic fortification measures other than braces. The research results of this paper play an important role in promoting the development of the new type of wall panel assembly steel structure housing system, and lay a technical foundation for the application and development of the structure system.
【学位授予单位】:西安建筑科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2014
【分类号】:TU391

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本文编号:2239775

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