方钢管混凝土框架-开洞钢板剪力墙抗震性能研究

发布时间：2019-09-29 01:13

【摘要】：钢板剪力墙具有承载力高、延性优异、滞回性能稳定、施工便捷等优点,通常用于高层和超高层建筑中。采用方钢管混凝土柱作为钢板剪力墙的竖向边缘构件,可将钢管混凝土与钢板剪力墙的优势结合,充分发挥二者的结构性能。钢板剪力墙常需为门窗、设备管道等开设洞口,满足建筑功能的需求。开设洞口对钢板剪力墙结构的抗震性能和破坏机制均会产生一定的影响。本文采用试验研究与理论研究相结合的方法,对中部开洞、单侧开洞和两侧开洞三种方钢管混凝土边框-开洞钢板剪力墙的抗震机理进行了研究。主要成果如下：(1)分别进行了中部开洞、单侧开洞及两侧开洞三种开洞形式的方钢管混凝土框架-开洞钢板剪力墙结构的低周往复荷载试验,作为比较,还进行了一个方钢管混凝土框架-未开洞薄钢板剪力墙结构的低周往复荷载试验,研究了开洞钢板剪力墙和未开洞薄钢板剪力墙结构的抗震性能。结果表明,试验试件具有良好的刚度、承载力和延性。开洞钢板剪力墙与未开洞薄钢板剪力墙均能够充分发挥钢板剪力墙的屈曲后强度。开洞钢板剪力墙与未开洞薄钢板剪力墙的滞回曲线呈反S型,滞回性能稳定,延性较好。试验试件具有理想的破坏模式,在循环荷载作用下,钢板剪力墙角部、中部先发生撕裂,随后由于柱脚形成塑性铰导致试件破坏。表明方钢管混凝土框架-开洞钢板剪力墙结构是一种良好的双重抗侧力体系。(2)采用ABAQUS6.10有限元分析软件对试验模型进行有限元建模,通过有限元结果与试验结果的对比,验证了模型的正确性。利用有限元软件对开洞钢板剪力墙的滞回性能、应力、变形发展及破坏机制进行了研究。结果表明,增大钢板剪力墙的宽高比或减小宽厚比,均可提高结构的初始刚度、承载力和耗能能力。轴压比对钢板剪力墙结构的初始刚度影响较小,增大轴压比将降低结构的承载力和耗能能力。钢板剪力墙的开洞率越大,结构的承载力越低,随着开洞率的增大,中部开洞钢板剪力墙的耗能能力降低,侧边开洞钢板剪力墙的耗能能力提高。洞口高度比对中部开洞钢板剪力墙的初始刚度和耗能能力影响较小,增大洞口高度比将降低结构的水平承载力。(3)基于轴力和钢板剪力墙拉力场作用下竖向边缘构件的挠度微分方程,得到了考虑竖向边缘构件变形影响的钢板剪力墙承载力公式。计算结果表明,竖向边缘构件抗弯刚度对钢板剪力墙性能影响较大,轴力对钢板剪力墙性能影响很小。在工程应用中可忽略竖向边缘构件的轴力对钢板剪力墙承载能力的影响。国内外的研究成果中尚未提出充分发挥拉力场作用所需的钢管混凝土竖向边缘构件的刚度限值计算公式,根据竖向边缘构件柔度系数对钢板剪力墙承载力的影响,提出了方钢管混凝土柱作为开洞钢板剪力墙竖向边缘构件时的刚度限值。方钢管混凝土竖向边缘构件满足该公式要求时,开洞钢板剪力墙的抗震性能可得到充分发挥,减小P-δ效应对竖向边缘构件的不利影响,避免竖向边缘构件中部形成塑性铰。(4)为确保钢板剪力墙屈曲后性能的充分发挥,开洞钢板剪力墙的洞口边缘应设置加劲肋。对三种不同开洞形式钢板剪力墙的弹性屈曲性能、抗剪性能和滞回性能进行了数值分析。当宽度较大或高度较小时,较小的加劲肋刚度即可显著提高钢板剪力墙的屈曲荷载。在不同钢板厚度条件下,加劲肋刚度对屈曲荷载的影响呈相同的趋势。设置加劲肋可提高钢板剪力墙的刚度、承载力和滞回性能。加劲肋达到一定的刚度后,对钢板剪力墙性能的提高作用减弱。利用本文加劲肋内力计算公式可进行洞口加劲肋承载力验算,计算结果偏安全。
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钢板剪力墙,框架

逦西安建筑科技大学博古学位论文逦逡逑１绪论逡逑１．１研究背景及意义逡逑水平荷载作用下，结构顶点的水平位移与结构氋度的四次方呈比例增加，送逡逑就要求氋层建筑需要较大的侧向刚度，，使水平荷载作用下的层间位移在规范规定逡逑的范围之内。为实现这一目标，高层建筑结构体系出现了剪力墙结构、框架－剪为逡逑墙结构、框架－核屯、筒结构和筒中筒结构等。其中，框架－剪力墙结构在已建成的逡逑高层建筑中应用较为广泛，框架－剪力墙结构中的框架可Ｗ为泥凝±框架、钢结构逡逑框架、钢管混凝王框架、型钢}U凝止框架等，剪力墙可Ｗ为混凝止剪力墙、钢板逡逑组。１．１工－。逡逑

钢板剪力墙,结构体系,悬臂梁,薄钢板

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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】：TU398.9

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