关于支撑布置对空间钢框架力学性能影响的研究

发布时间：2017-09-20 13:40

  本文关键词：关于支撑布置对空间钢框架力学性能影响的研究

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【摘要】：改革开放以来,钢结构作为一种绿色的建筑结构受到了更大的关注。钢材与传统的混凝土材料相比,其强度更高、自重更轻；钢结构建筑具有施工速度快、材料消耗少等优点。钢框架-支撑体系作为钢结构建筑的一种重要的结构形式,其通过框架主体与支撑之间的协同作用共同抵抗侧向荷载,与纯钢框架相比,钢框架-支撑体系在水平荷载作用下具有侧向变形更小、承载能力更大的特点。对钢框架-支撑体系而言,支撑的布置不仅大大提高了钢框架的抗侧刚度,而且对钢框架内力的影响也十分明显,因此,有必要对其进行系统地研究。迄今为止,国内外各学者已经对支撑的布置对钢框架侧向刚度的影响进行了部分研究,本文将在前人研究的基础上,着重分析支撑的布置形式对钢框架结构力学性能及抗侧刚度的影响规律,与此同时,探讨空间钢框架中相邻榀框架的相互影响关系,研究相邻榀钢框架的空间影响效应。本文通过采用试验分析与有限元分析相结合的分析方法对空间钢框架缩尺模型进行分析,分别从有限元模拟软件ANSYS的模拟分析结果与钢框架模型试验分析结果上进行对比,探讨钢框架在顶层水平荷载的作用下,其顶层侧向位移与层间侧向位移随着各支撑布置形式的不同而变化的规律,以此作为判断钢框架侧向刚度变化规律以及各框架间相互影响规律的依据。通过研究,可得以下结论：(1)对于低层钢框架,支撑集中布置于中跨与集中布置于边跨时对钢框架的抗侧刚度提高效果差别并不大；当用钢量相同时,支撑不宜集中布置于钢框架中的特定一层；支撑集中布置于钢框架中部对其抗侧刚度的提升效果优于支撑分散布置于钢框架四周的情况；当中间榀框架抗侧刚度较强(弱)时,对相邻榀框架的影响相对较小(大)。(2)对于高层钢框架,在钢框架横向方向上,为了使结构中各榀框架的侧向位移趋向均匀,综合考虑支撑的布置对钢框架纵、横向抗侧刚度的影响,支撑不宜横向集中布置于钢框架的中轴或边轴上；在钢框架纵向方向上,当支撑集中布置于中间跨时,更有利于钢框架抗侧刚度的提高；当采用相同的支撑布置形式时,单斜杆支撑比交叉支撑具有更好的经济适用性。
【关键词】：支撑 空间钢框架 抗侧刚度 有限元分析 试验分析
【学位授予单位】：广东工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TU391
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-11
• 第一章 绪论11-18
• 1.1 概述11-12
• 1.2 国内外研究现状12-16
• 1.2.1 不同支撑类型的研究12-13
• 1.2.2 不同支撑布置形式对钢框架体系抗侧刚度的影响13-14
• 1.2.3 钢框架-支撑体系计算理论及设计方法14-16
• 1.3 本文的研究内容16-18
• 1.3.1 研究思路16-17
• 1.3.2 研究内容17-18
• 第二章 钢框架模型有限元分析18-28
• 2.1 模型的建立18-20
• 2.2 计算结果与分析20-26
• 2.2.1 顶层侧向位移计算结果与分析20-24
• 2.2.2 层间侧向位移计算结果与分析24-26
• 2.3 本章小结26-28
• 第三章 钢框架模型试验28-40
• 3.1 钢框架模型28-31
• 3.2 支撑布置形式31-33
• 3.3 试验过程33-40
• 3.3.1 材性试验33-35
• 3.3.2 试验仪器设备35-36
• 3.3.3 位移计的布置及应变片的粘贴36-37
• 3.3.4 试验加载制度37-38
• 3.3.5 试验步骤38-40
• 第四章 钢框架模型试验结果与分析40-48
• 4.1 顶层侧向位移试验结果与分析40-45
• 4.2 层间侧向位移试验结果与分析45-47
• 4.3 本章小结47-48
• 第五章 钢框架模型力学性能分析48-74
• 5.1 钢框架柱内力的变化规律48-57
• 5.2 钢框架梁内力的变化规律57-65
• 5.3 钢框架节点内力的变化规律65-70
• 5.4 弱轴梁内力的变化规律70-72
• 5.5 本章小结72-74
• 第六章 支撑布置对高层钢框架结构抗侧刚度的影响74-86
• 6.1 钢框架计算模型的建立74-78
• 6.1.1 钢框架基本参数74-75
• 6.1.2 钢框架截面选型75
• 6.1.3 钢框架支撑布置类型与布置形式75-77
• 6.1.4 钢框架有限元建模77-78
• 6.2 钢框架计算结果与分析78-84
• 6.2.1 钢框架层间侧向位移分析78-79
• 6.2.2 钢框架顶层侧向位移分析79-84
• 6.3 本章小结84-86
• 结论与展望86-88
• 参考文献88-93
• 攻读学位期间发表的论文93-95
• 致谢95

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本文编号：888413