一种新型的第一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：2017-06-03 08:14

  本文关键词：一种新型的第一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】：在国家大力发展装配式钢结构、实行住宅产业化的政策背景下,各种装配式钢结构住宅开始出现。本文针对9~16层第一类高层住宅建筑,构想一种新型的钢结构住宅体系。新型住宅承重体系为:“箱形柱+桁架梁+部分支撑+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、对新型钢结构住宅体系的装配式节点开展了试验研究,研究柱子的壁厚、轴压比、斜支撑对节点的转动性能和承载能力的影响,研究节点的受力特征和破坏模式;针对试验节点采用ABAQUS有限元分析软件对所有试验节点进行有限元分析,对比试验和有限元分析结果。2、试验节点加载模式为在柱两端施加铰接约束,并在柱端施以轴力,对梁端单调或者滞回加载。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;带斜撑的节点的破坏都发生在支撑上,但是斜撑的设置改善了梁柱节点的传力模式,极大地提高了梁端的承载力。3、针对拟建实际工程,在同样的建筑方案和柱网布置下,本文采用“砼结构”、“长沙远大体系”、以及“构想体系”三种方案,进行理论分析和优化设计,综合对比其技术及经济指标。4、运用MIDAS/GEN有限元软件对三种方案进行整体分析,并对新型钢结构住宅体系进行罕遇地震下Pushover分析,检验新型体系在罕遇地震下的抗震性能。5、三种结构方案模态、层间位移角等参数均满足规范要求。新型体系在地震罕遇烈度为8度(0.30g)工况下得到能力谱与需求谱曲线的性能点。性能点对应的弹塑性位移角满足规范要求,在该点处结构构件仅在部分桁架梁下弦及腹杆处出现塑性铰,间接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。6、综合对比三种结构体系的技术经济指标、建筑使用功能、工期等方面的因素,得出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满足住宅产业化对绿色建筑的要求,符合未来住宅发展的方向;同时本文可为相关课题对装配式钢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】：装配式钢结构住宅 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11-29
• 1.1 钢结构住宅产业化11-13
• 1.1.1 住宅产业化概述11-12
• 1.1.2 住宅产业化发展的必要性12-13
• 1.1.3 钢结构住宅的优势13
• 1.2 国外钢结构住宅产业化的发展历程13-18
• 1.2.1 国外产业化发展的四个时期13-16
• 1.2.2 各国住宅产业化的发展情况16-18
• 1.3 国内钢结构住宅产业化的发展动态18-27
• 1.3.1 住宅产业化相关的政策18-20
• 1.3.2 钢结构住宅产业化的发展20-25
• 1.3.3 住宅产业化面临问题25-26
• 1.3.4 我国住宅产业化的发展方向26-27
• 1.4 本文研究内容27-29
• 第二章 新型钢结构住宅体系构想29-37
• 2.1 构想的指导思想29-30
• 2.2 体系组成30-31
• 2.3 材料31
• 2.4 柱31
• 2.5 梁31-32
• 2.6 楼板32
• 2.7 支撑32-33
• 2.8 节点33-37
• 第三章 新型装配式节点的理论分析与试验研究37-91
• 3.1 试验目的37
• 3.2 试件的设计37-39
• 3.3 加荷装置设计39-47
• 3.4 试验方案47-53
• 3.4.1 加载制度47
• 3.4.2 测试内容与方案47-53
• 3.5 试验结果53-73
• 3.5.1 试件J12m53-56
• 3.5.2 试件J14c56-59
• 3.5.3 试件J16c59-63
• 3.5.4 试件J22c63-67
• 3.5.5 试件J2b4m67-70
• 3.5.6 试件J2b4c70-73
• 3.6 有限元模拟分析73-88
• 3.6.1 试件J12m76-78
• 3.6.2 试件J14c78-80
• 3.6.3 试件J16c80-82
• 3.6.4 试件J22c82-84
• 3.6.5 试件J2b4m84-86
• 3.6.6 试件J2b4c86-88
• 3.7 小结88-91
• 第四章 新型装配式体系的可行性理论分析91-151
• 4.1 工程背景91-96
• 4.1.1 建筑方案91-94
• 4.1.2 结构方案94-96
• 4.2 混凝土框架结构体系可行性设计分析96-104
• 4.2.1 截面选择及结构布置图96-98
• 4.2.2 结构分析98-104
• 4.3 长沙远大体系可行性设计分析104-123
• 4.3.1 截面选择及结构布置图104-108
• 4.3.2 结构分析108-123
• 4.4 新型装配式钢结构体系可行性设计分析123-142
• 4.4.1 截面选择及结构布置图123-127
• 4.4.2 结构分析127-142
• 4.5 新体系Pushover弹塑性分析142-146
• 4.5.1 基本参数定义142
• 4.5.2 罕遇地震作用下弹塑性静力推覆分析主要结果142-146
• 4.6 小结146-151
• 第五章 结论及建议151-153
• 5.1 结论151
• 5.2 建议151-153
• 参考文献153-157
• 致谢157-159
• 攻读硕士学位期间发表的论文159

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