楼板大开洞的钢框架结构整体性能研究

发布时间：2019-10-13 12:27

【摘要】：随着经济社会的迅速发展,建筑结构的功能越来越多样化,出现了越来越多的不规则结构,楼板大开洞是其中的典型代表之一。随着楼层升高,混凝土结构和其基础工程的造价攀升,钢框架结构的综合优势使它得到广泛应用。众所周知,地震作用对钢框架结构的破坏作用是十分复杂的,而楼板大开洞导致钢框架刚度削弱,使结构设计也变得复杂。本文结合工程实例,对楼板大开洞钢框架整体性能进行详细分析,以期对该类型的结构设计提供参考。本文选取地震烈度为8度地区的典型楼板大开洞钢框架结构,其楼板开洞率达到32%,运用工程有限元软件ETABS对其整体性能进行分析,研究内容及结论如下:(1)利用ETABS软件建立原楼板大开洞钢框架结构的有限元模型,得出刚性楼板和弹性楼板两种设定下结构的动力特性和位移响应结果,发现两种设定对结构的自振周期等动力特性的影响不大,而刚性楼板时结构的位移较弹性楼板时偏差较大,说明结构分析中,为了提高计算结果的准确性,楼板大开洞的钢框架结构楼板宜采用弹性楼板。(2)运用ETABS有限元软件对整体结构模型进行多遇地震下静力弹性计算,分析钢柱截面变化、主梁截面变化和楼板厚度变化情况下楼板大开洞钢框架的整体性能的动力特性和位移响应,得出其反应规律:钢柱截面的增加使结构动力反应降低,只能约束侧向刚度较强轴方向的位移;钢梁截面增加使结构动力反应增加,可约束侧向刚度较强轴方向的位移;楼板厚度增加也会增加结构动力反应,但可约束侧向刚度较弱轴方向的位移。说明增加构件尺寸在增加结构刚度的同时,也增加了结构质量,结构受力随之增加,对结构整体性能影响具有不确定性。(3)运用ETABS有限元软件对原楼板大开洞钢框架、沿主轴方向布置屈曲约束支撑和沿洞口布置屈曲约束支撑三个模型的结果进行对比,得出两种支撑方案均可以减小楼板大开洞钢框架的整体变形,改善结构的整体性能,而沿着抗侧刚度较弱的主轴方向对称布置屈曲约束支撑可以推迟结构整体扭转振型的出现顺序,对改善结构的整体扭转现状,提高结构抗震性能更加有效。(4)运用ETABS有限元软件对原楼板大开洞钢框架结构和沿主轴方向对称布置屈曲约束支撑的楼板大开洞钢框架进行罕遇地震下的弹塑性时程分析,分析过程中用到三条实际地震波,得出二者在强震下的反应过程。通过分析,得出沿着主轴方向布置屈曲约束支撑可以缓解结构扭转现状,有效提高楼板大开洞钢框架的整体性能。
【学位授予单位】：西安工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TU391

【参考文献】