传统风格建筑钢框架结构拟静力试验研究

发布时间：2020-03-01 09:54

【摘要】：传统风格建筑继承了中国古建筑优美、壮丽的特点,不仅契合时代特征,又将中国传统文化发扬光大,得到越来越广泛的应用。传统风格建筑不论从其建筑材料还是施工工艺上都有别于古建筑,因其继承了许多古建筑的特殊构件而又与现代框架结构不同。传统风格建筑的力学性能既和古建筑不同,又和现代常规建筑不同,加上传统风格建筑在设计上没有一套成熟的设计规范,因此对传统风格建筑的抗震性能进行研究具有极大的科学意义和工程价值。为了研究传统风格建筑钢框架结构的破坏形态和抗震性能,本文以某一位于8度抗震设防烈度区的两跨单层传统风格偏殿为原型,按缩尺比1/2设计制作传统风格建筑钢框架结构模型,通过对模型施加一定配重的竖向荷载后进行拟静力试验。观测了钢框架的破坏形态,得到了模型的出铰顺序、荷载-位移滞回曲线、骨架曲线,分析了钢框架的破坏机制、滞回性能、延性、耗能情况、强度退化、刚度退化等力学性能。结果表明:传统风格钢框架结构的破坏机制为先梁端后柱端出现塑性铰的混合机制;荷载-位移滞回曲线产生较为明显的“捏缩”现象,呈现出剪切滑移的特性;能量耗散系数0.531,等效粘滞阻尼系数0.085,整体延性系数约为3.0,表明该结构耗能能力较差,延性一般;模型结构最大层间位移角达到1/20,具有良好的抗倒塌能力;斗h1结构在地震作用下首先破坏,为抗震的第一道防线,能有效延缓节点发生破坏,其破坏形态主要为剪切变形,设计时要特别注意。基于试验研究的基础上,利用有限元软件ABAQUS对模型进行模拟分析,模拟结果与试验结果具有较高的吻合度,证明了有限元建模的有效性,并进行参数分析,考虑了轴压比、钢材屈服强度对传统风格建筑钢框架结构受力性能的影响规律,另外还针对传统风格建筑钢框架在拟静力加载下的结构变形进行了研究。本文通过拟静力试验研究和有限元分析的研究成果,可以为传统风格建筑抗震性能的后续研究以及工程运用提供参考。
【图文】：

（a）世园会长安塔 （b）大唐芙蓉园紫云楼（c）大明宫丹凤门 （d）陕西历史博物馆图1.1 传统风格建筑示例本文以某景区实际工程 殿堂式传统风格钢偏殿为依据，制作一榀缩尺比为1:2的传统风格建筑钢框架模型。通过拟静力试验的手段得到相应的试验数据，并分析其抗震性能和受力特点，利用ABAQUS有限元软件建立相应的有限元模型，进一步研究其应力分布、不同参数的影响以及变形特征等，对结构在不同地震作用下的反应进行分析。得到此类建筑结构力学性能，为现代传统风格建筑的设计理论和方法提供一定的参考。1.2 研究背景1.2.1 传统风格建筑的形成和发展中国是一个经历众多朝代更迭的国家，由于战乱等人为因素加上各种自然环境的制约

结构有较好的整体性、可模性、耐久性及耐火性，而且其工程造价较低，所以是传统风格建筑中使用最为广泛的一种结构形式[7]。但钢筋混凝土传统风格建筑因为按照适用于木质古建筑的营造法式建造，在局部受力上有一定的不合理性。（5）组合结构组合结构主要构件为型钢混凝土柱、组合楼板、钢管混凝土柱等组合结构构件[9]，，具备了钢筋混凝土结构与钢结构的优点，耐火性能良好，抗震性能好，且造价相对低，施工方便，因此在传统风格建筑中越来越多得得到应用[10]。但如钢筋混凝土传统风格建筑一样，由于按照适用于木质古建筑的营造法式建造，在局部受力上有一定的不合理性。1.3 古建筑的结构组成中国古建筑尤其是殿堂式结构建筑一般具有 4 个建筑结构层次[11]。如图 1.2所示。
【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】：2017
【分类号】：TU391

【参考文献】

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6 薛建阳;梁炯丰;彭修宁;史祝;温永强;;大型火电厂钢结构主厂房框排架结构抗震性能试验研究[J];建筑结构学报;2012年08期

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本文编号：2584004