钢框架内嵌钢板剪力墙抗火性能分析

发布时间：2020-05-06 08:34

【摘要】：钢板剪力墙以其较大初始刚度、大变形能力、稳定的滞回性和良好的塑性在高层建筑中得到大量应用。但钢结构抗火性能差,随着温度的升高钢材力学性能显著改变将影响结构使用的安全性,目前关于钢板剪力墙抗火性能的研究较少,本文对国内外已有研究成果进行了总结,应用ABAQUS有限元软件建立钢框架内嵌钢板剪力墙结构(以下简称钢板剪力墙结构),模型采用ISO-834标准升温曲线加载,对其抗火性能进行了研究。本文主要研究了以下几个方面:(1)为了证明应用ABAQUS有限元软件模拟钢板剪力墙抗火性能的可行性,本文应用ABAQUS建立并模拟与已知文献相同的试验模型,得到的模拟结果与试验结果进行对比,存在一定误差但趋势上吻合较好。说明应用ABAQUS有限元软件模拟分析钢板剪力墙抗火性能是可行的。(2)为选取合理参数,建立了不同高厚比、轴压比和跨高比的模型,对火灾下结构的变形性能(梁挠度、柱轴向位移、柱侧向位移、钢板平面外位移)和受力性能(钢板应力)进行了研究,分析结果表明:钢板越厚梁挠度越小达到极限变形时间越晚;改变轴压比对柱轴向位移影响较大,随着轴压比的增大,室温时柱轴向位移越来越大,受火结束时柱轴向位移越来越小;跨高比对构件变形和受力有较大影响,跨度越大梁极限挠度值越大,不易过早发生大变形而破坏,柱侧向位移和钢板应力峰值越大。(3)建立单层单跨钢框架内嵌钢板剪力墙结构,研究不同位置起火对结构整体抗火性能的影响,得到每种工况下梁挠度曲线、柱侧向位移曲线、钢板剪力墙面外位移曲线和应力云图。研究发现:钢框架变形与受火面积和受火位置有关,受火面积越大、起火点越靠近钢框架,梁、柱变形越大;受火面面外位移方向具有偶然性;受火结束时应力分布在受火面周围,尤其是在钢框架附近起火,梁、柱应力较大,应加强梁柱防火保护避免应力集中加速构件破坏。(4)建立了三层三跨钢框架内嵌钢板剪力墙结构,研究火灾条件下不同工况温度场分布、结构变形和内力变化,依据火灾下钢结构极限状态,进一步得出结构或构件是否达到极限承载状态。研究结果表明:顶层受火梁挠度、钢板面外位移最大,梁易过早达到变形极限状态,对结构整体不利,应加强顶层构件防火保护尤其是顶层中跨位置;柱变形与受火位置和约束条件有关,边跨受火对柱的变形影响最大,虽未达到变形极限,但在抗火设计中柱为关键构件,应加强柱防火保护;顶层边跨钢板面外位移最大;受火结束时梁柱节点应力最大,不同工况受火增大相邻间的应力,防火设计时应加强节点保护并对相邻间应力予以考虑。
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钢板剪力墙

东北石油大学工程硕士专业学位论文第一章绪论义板剪力墙（Steel Plate Sheer Wall）结构结构中。钢板剪力墙是由钢框架和内嵌钢承担水平荷载，，竖向荷载则完全由四周的力墙结构。过去几年，对于钢板剪力墙的刚度、大变形能力、稳定的滞回性和良好荷载产生的剪力或弯矩。钢结构在我国工一，已建成的钢结构高层建筑有北京国贸

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图 1.2 美国“911”事件目前钢板剪力墙的种类较多（有加劲、非加劲、薄钢板、厚钢板、开缝、开洞，为了适应结构的要求必将出现更多的钢板剪力墙类型。本文选择薄钢板剪力大于 150）作为研究对象，一方面非加劲薄钢板剪力墙屈曲后形成斜拉力场，交叉布置的斜拉力带，屈曲后强度是屈曲应力的几倍，该屈曲后性能在国外应广泛，但我国应用较少主要是认识不足；另一方面虽然厚钢板剪力墙（高厚比50）承载力高、刚度大、耗能性好，但耗钢量大。与厚钢板剪力墙相比，薄钢用钢量少，经济性好,受力机理更加合理。目前，国内外学者对于钢结构防火的集中在钢框架、钢构件、钢节点等方面，对于钢板剪力墙的研究多集中在抗震关抗火性能的研究较少。薄钢板剪力墙国内外研究现状1 薄钢板剪力墙的国外研究现状日本、加拿大、美国对具有良好抗震性能的钢板剪力墙的研究较多，钢板剪力不同可分为薄钢板剪力墙和厚钢板剪力墙，其中厚钢板剪力墙耗钢量大、经济
【学位授予单位】：东北石油大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TU398.2;TU352.5

【参考文献】