装配式轻型低矮房屋门形支撑铰接钢框架结构体系及其受力性能分析

发布时间：2017-06-18 23:06

  本文关键词：装配式轻型低矮房屋门形支撑铰接钢框架结构体系及其受力性能分析，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：近年来,随着城镇化建设步伐的加快,低矮房屋的体系呈现多样化,但大部分房屋成本过高、构造连接复杂,不符合国家大力提倡的建筑工业化理念,推广较困难,同时由于我国钢产量过剩,发展钢结构房屋势在必行。因此,新型预制装配化轻型钢结构体系研究具有重大意义。本文在梁柱刚接轻钢框架结构体系的基础上,提出了一种新型的结构体系—装配式轻型低矮房屋门形支撑铰接钢框架结构(P-SFPG)体系。该结构体系采用柱子贯通、梁端铰接于柱子上,并在柱子间加支撑的的连接方式,现场无需施焊及鲜有湿作业,符合全预制装配化的要求；水平侧向力全部由支撑承担,竖向荷载全部由梁柱框架承担,且因梁柱节点不传递弯矩,可以大大减小梁柱截面尺寸；其中,支撑不仅包括普通支撑,而且包括为解决开门窗问题新提出的新型门形支撑。为了进一步探讨该新型结构体系的力学性能,本文做了以下工作：(1)验证新型门形支撑提出的合理性、等效模型的正确性,将其与普通支撑进行对比,获得其优劣性,并用SAP2000中PushOver非线性分析研究其破坏形态—结果表明,新型门形支撑下撑杆先出铰,其次上撑杆,最后是对应的梁,符合支撑为抗震第一道防线的要求并给出了其抗侧刚度的计算公式；(2)建立2层的整体P-SFPG体系房屋,利用Midas进行模态分析,得到结构的自振特性,在此基础上,利用软件进行多遇地震作用下的反应谱分析,罕遇地震下的弹塑时程分析,并用SAP2000来研究其破坏形态—结果表明,结构在多遇及罕遇地震下的抗震性能良好,屈服的强度较高,破坏形态门形支撑的下撑杆先出铰,其次上撑杆,满足‘强梁柱弱支撑”要求；(3)在上述研究的基础上,对获得山东省农村民居建筑抗震设计优秀方案项目,进行P-SFPG体系转换试设计,首先仅通过竖向荷载作用设计梁、柱截面,仅通过水平荷载作用设计支撑截面,然后将其组装成整体结构,施加所有荷载及地震作用按规范要求进行验证,并运用Midas软件对其进行地震反应谱分析,研究整体结构的抗震性能,最后,对该结构房屋进行初步预算并与砖混结构进行对比—结果表明,分开进行设计构件截面的方法是合理的,组装成的整体结构抗侧及抗震性能良好,且用钢量明显比其它轻钢结构少,经济性能在合理范围内。经研究表明,该新型结构体系在合理设计梁柱截面尺寸下,其力学性能良好,同时与之配套的新型门形支撑抗侧耗能突出,破坏形式符合支撑为抗震第一道防线的要求,且整体结构经济性好,适于大力推广。
【关键词】：装配式 低矮房屋 梁柱铰接钢框架 新型门形支撑 力学性能 有限元分析
【学位授予单位】：山东建筑大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TU391
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-12
• 第1章 绪论12-26
• 1.1 引言12-13
• 1.2 轻型低矮钢结构房屋概述13-14
• 1.2.1 轻型低矮钢结构房屋简介13
• 1.2.2 轻型低矮钢结构房屋优点13-14
• 1.3 国内外轻型低矮房屋发展概况及类型14-21
• 1.3.1 国外轻型低矮房屋发展概况14-15
• 1.3.2 我国轻型低矮房屋的发展概况15-16
• 1.3.3 国内外轻型低矮房屋的类型16-21
• 1.4 我国轻型低矮房屋发展面临的问题21-22
• 1.5 装配式轻型低矮房屋门形支撑铰接钢框架结构体系提出22-24
• 1.6 本文研究的意义和主要内容24-26
• 1.6.1 本文研究的意义24
• 1.6.2 本文研究的主要内容24-26
• 第2章 新型门形支撑的受力特性和有限元分析26-45
• 2.1 引言26
• 2.2 新型门形支撑的简介26-28
• 2.2.1 新型门形支撑的提出26-27
• 2.2.2 新型门形支撑的组成及分类27-28
• 2.3 新型门形支撑受力特性28-39
• 2.3.1 新型门形支撑抗侧性能28-35
• 2.3.2 新型门形支撑PushOver分析35-39
• 2.4 新型门形支撑关键性节点构造39-43
• 2.5 本章小结43-45
• 第3章 装配式轻型低矮房屋门形支撑铰接钢框架结构体系整体性能研究45-62
• 3.1 引言45
• 3.2 P-SFPG体系房屋的简介45-48
• 3.2.1 P-SFPG体系房屋的提出45
• 3.2.2 P-SFPG体系房屋的组成45-48
• 3.3 P-SFPG体系房屋中支撑布置48-49
• 3.3.1 支撑布置原则48-49
• 3.3.2 支撑选择49
• 3.4 P-SFPG体系房屋抗震性能研究49-60
• 3.4.1 有限元模型的建立49-51
• 3.4.2 SAP2000模态分析51-53
• 3.4.3 ANSYS地震分析53-58
• 3.4.4 SAP2000破坏模式分析58-60
• 3.5 本章小结60-62
• 第4章 工程设计应用62-91
• 4.1 引言62
• 4.2 工程概况62-64
• 4.3 工程设计64-86
• 4.3.1 设计思路64
• 4.3.2 荷载和作用统计64-65
• 4.3.3 柱与支撑的布置65-66
• 4.3.4 梁、柱、支撑截面设计66-81
• 4.3.5 整体结构的层间位移角验算81-83
• 4.3.6 整体结构的抗震性验算83-84
• 4.3.7 主要节点构造84-86
• 4.4 经济性对比分析86-89
• 4.4.1 用钢量统计86-87
• 4.4.2 P-SFPG结构体系估算87-89
• 4.4.3 与砖混结构对比89
• 4.5 本章小节89-91
• 第5章 与P-SFPG结构体系相配套的三板体系91-107
• 5.1 引言91
• 5.2 三板体系简介91
• 5.3 内、外墙板91-100
• 5.3.1 内、外墙板所用材料91-95
• 5.3.2 外墙复合墙板的结构组成95-98
• 5.3.3 外墙板安装分类98-99
• 5.3.4 内、外墙体主要问题99-100
• 5.3.5 建议100
• 5.4 楼板100-106
• 5.4.1 楼板的主要分类及特点100-104
• 5.4.2 各楼板技术性能及价格104-105
• 5.4.3 楼板的安装分类105-106
• 5.4.4 楼板的主要问题106
• 5.4.5 建议106
• 5.5 本章小节106-107
• 第6章 结论与展望107-109
• 6.1 主要结论107-108
• 6.2 任需解决的问题108-109
• 参考文献109-112
• 致谢112-114
• 攻读硕士学位期间论文发表及科研情况114

【参考文献】

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本文编号：461026