一种新型的第三类高层钢结构住宅体系的试验研究及可行性分析

发布时间：2017-04-30 15:11

  本文关键词：一种新型的第三类高层钢结构住宅体系的试验研究及可行性分析，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：近些年来,由于钢结构具有施工速度快、绿色环保可回收、抗震性能优秀以及可以使住宅空间最大化等优点,钢结构住宅在我国发展的步伐逐步加快。钢结构住宅已经受到越来越多人的重视和喜爱。由于经济、环境等因素的影响,高层钢结构住宅的研究在国内还是比较少。因此高层钢结构住宅的研发具有十分重要的意义。在此背景下,本文针对25~40层的第三类高层住宅建筑,构筑了一种全新的钢结构住宅体系,新型住宅承重体系为:“箱形框架柱+桁架梁+偏心支撑+楼承板”体系。本文针对构想的新型钢结构住宅体系做了以下工作:1、本文针对新型装配化钢结构住宅体系的构件、节点等进行了试验研究。得出了节点的受力特征和破坏模式。本文采用ABAQUS有限元分析软件针对试验节点进行了有限元分析,并对比了试验和有限元分析结果。试验和有限元分析结果表明:随着柱端轴压比的增加,节点破坏模式从梁端屈曲逐渐变为柱端失稳;梁腹杆在加载过程中容易屈服或者拉裂,在后期设计中需要考虑加强。2、本文运用MIDAS/GEN有限元软件对原有方案和优化方案进行了大柱网网布置下的建模分析:确定了两种体系的自振形式均为平平扭规则体系、个自振周期均、质量参与系数均满足要求。还得到了多余地震的各种不利工况下的楼层最大层间位移以及最大层间位移角均满足规范要求。并且可明显得出新型体系对原有体系进行了优化。得出了新型体系的可行性结论。3、利用MIDAS/GEN对新型钢结构住宅进行罕遇地震下Pushover分析,检验了新型体系在罕遇地震下的抗震性能。得到了新体系在罕遇地震下的能力谱与需求谱的性能点,性能点对应的弹塑性位移角满足规范要求。且新体系的最大层间位移、最大层间位移角、最大层间剪力指标均满足弹塑性变形要求。验证了结构满足太原地区8度(0.20g)工况下的抗震要求,表明新型结构体系抗震性能良好。4、综合对比两种结构体系的技术经济指标、建筑使用功能等方面的因素,新型装配式钢结构体系为最优方案,验证了新型装配式钢结构体系的可行性。本文提出的新型的钢结构住宅体系对装配式结构的研究提供一定的参考和借鉴,也提出了进一步需要分析的问题。
【关键词】：钢结构住宅 节点试验 有限元分析 弹塑性分析
【学位授予单位】：太原理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TU973.13
【目录】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-11
• 第一章 绪论11-23
• 1.1 引言11-12
• 1.2 国外钢结构住宅的发展12-16
• 1.2.1 国外钢结构住宅发展简史12-14
• 1.2.2 国外钢结构住宅发展现状14-16
• 1.3 国内钢结构住宅的发展16-21
• 1.3.1 我国钢结构住宅发展回顾与总结16-19
• 1.3.2 高层钢结构住宅在我国的示范性工程19-21
• 1.4 我国发展高层钢结构住宅发展必要性21-22
• 1.4.1 传统的住宅产业所面临的问题：21-22
• 1.4.2 发展高层钢结构住宅的必要22
• 1.5 本文研究内容22-23
• 第二章 新型装配式节点的理论分析与试验研究23-55
• 2.1 试验目的23
• 2.2 试件的设计23-25
• 2.3 试验方案25-29
• 2.3.1 加载制度25
• 2.3.2 测试内容与方案25-29
• 2.4 试验结果29-43
• 2.4.1 试件J14c29-32
• 2.4.2 试件J24m32-35
• 2.4.3 试件J24c35-39
• 2.4.4 试件J2b4m39-43
• 2.5 有限元模拟分析43-52
• 2.5.1 试件J14c45-46
• 2.5.2 试件J24m46-48
• 2.5.3 试件J24c48-50
• 2.5.4 试件J2b4m50-52
• 2.6 小结52-55
• 2.6.1 试验结果分析及小结52-54
• 2.6.2 有限元分析结果及与实验对比54-55
• 第三章 新型钢结构住宅体系的构想55-71
• 3.1 新型钢结构住宅体系的构件以及节点55-67
• 3.1.1 材料56-57
• 3.1.2 柱构件57-58
• 3.1.3 支撑构件58-59
• 3.1.4 梁构件59-60
• 3.1.5 连接节点60-62
• 3.1.6 楼板结构62-67
• 3.2 新型钢结构住宅承重体系的构想67-71
• 3.2.1 体系理论方法构想67-68
• 3.2.2 体系的全装配构想68-71
• 第四章 新型钢结构住宅体系的可行性理论分析71-121
• 4.1 分析对象的确定71-75
• 4.1.1 模型的建立71-74
• 4.1.2 荷载参数以及荷载组合74-75
• 4.2 长沙远大体系可行性设计分析75-94
• 4.2.1 截面选择及结构布置图75-78
• 4.2.2 结构分析78-94
• 4.3 新型装配式钢结构体系可行性设计分析94-114
• 4.3.1 截面选择及结构布置图94-96
• 4.3.2 结构分析96-114
• 4.4 新体系Pushover弹塑性分析114-118
• 4.4.1 基本参数定义114-115
• 4.4.2 罕遇地震作用下弹塑性静力推覆分析主要结果115-118
• 4.5 小结118-121
• 第五章 结论及建议121-122
• 5.1 结论121
• 5.2 建议121-122
• 参考文献122-126
• 致谢126-127
• 攻读学位期间发表论文127

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本文编号：337086