蜂窝式梁—柱钢框架结构分析方法研究

发布时间：2018-03-08 04:27

  本文选题：蜂窝构件　切入点：钢框架　出处：《沈阳建筑大学》2013年硕士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：蜂窝式钢框架结构是一种将蜂窝梁与实腹柱或蜂窝柱通过焊接或螺栓连接而成的新型钢框架结构体系。它不但具有传统钢框架结构的技术优势,而且其因构件腹板连续开孔降低结构自重,节省钢材等优点。采用蜂窝式钢框架结构,可以减小梁和柱维护材料的使用,同时管道由蜂窝孔洞处穿越,从而降低建筑层高和增加使用面积。因此,将其利用于多高层建筑中,可以取得较好的综合效益。 鉴于蜂窝式构件的上述优点,蜂窝式钢框架结构必将随着城市建设的不断发展而得到广泛的应用。目前,国内外对于普通钢框架的研究日趋完善,但是对蜂窝式钢框架结构体系的研究,蜂窝式梁-柱钢框架研究相对较少,限制了该结构体系的广泛应用。因此,对蜂窝式钢框架结构体系进行深入的理论分析和应用研究,就显得尤为必要。 本文以蜂窝式钢框架结构拟静力试验研究为基础,利用通用有限元分析软件建立弹性阶段时蜂窝框架受力分析模型,研究蜂窝梁和蜂窝柱在不同形式的孔洞、开孔率及孔洞位置等因素下,对比相应与蜂窝构件同截面的实腹构件的刚度,拟合出弹性阶段蜂窝构件的刚度折减系数,从而使得分析蜂窝框架通过折减系数简化为普通实腹框架的分析方法。现对蜂窝梁等效刚度前人已做不少研究,并提出其研究方法,本文主要研究蜂窝柱的等效抗侧移刚度的求解。在此基础上,利用普通框架精炼塑性铰法通过折减系数的方法,实现在蜂窝框架的应用,从而对蜂窝结构整体进行整体分析,设计人员进而能够更加方便地进行蜂窝式钢框架结构的设计。 本文建立蜂窝空间框架模型,研究其在地震波作用下的弹塑性分析,并主要对蜂窝柱的抗剪性能进行研究,因为应力最大处出现在距柱脚最近的孔洞处,进而建立单榀3层2跨蜂窝框架模型,在扩高比以及孔距不变的情况下,研究六边形孔以及圆形孔蜂窝框架蜂窝柱纵向开孔总个数,从而为蜂窝框架抗震性能设计提供依据。 总结全文的研究成果,得出弹性阶段六边形孔和圆形孔蜂窝柱的等效刚度折减系数,进而研究蜂窝框架的弹塑性阶段,找出扩高比、孔距一定的情况下,六边形孔以及圆形孔蜂窝柱纵向开孔总数的适宜个数,并提出了蜂窝式梁-柱钢框架需要进一步研究的主要内容。
[Abstract]:Honeycomb steel frame structure is a new type of steel frame structure system, which connects honeycomb beam with solid column or honeycomb column by welding or bolting. It not only has the technical advantage of traditional steel frame structure, Because of the continuous opening of the webs to reduce the weight of the structure and save steel, the use of the maintenance materials for beams and columns can be reduced by using the honeycomb steel frame structure, and the pipe is traversed by the honeycomb holes. In order to reduce the height of the building and increase the area in use, it is possible to obtain better comprehensive benefits by using it in multi-high-rise buildings. In view of the above advantages of honeycomb members, the honeycomb steel frame structure will be widely used with the continuous development of urban construction. At present, the research on ordinary steel frame at home and abroad is becoming more and more perfect. However, for the study of honeycomb steel frame system, the research of honeycomb beam-column steel frame is relatively few, which limits the wide application of the structure system. Therefore, the theoretical analysis and application study of honeycomb steel frame structure system are carried out. It is especially necessary. Based on the quasi-static experimental study of honeycomb steel frame structure, the stress analysis model of honeycomb frame in elastic stage is established by using the general finite element analysis software, and the holes of honeycomb beam and honeycomb column in different forms are studied in this paper. Under the factors of opening rate and hole location, the stiffness of honeycomb members with the same section is compared, and the stiffness reduction coefficient of honeycomb members in elastic stage is fitted. Therefore, the analysis method of honeycomb frame is simplified to that of ordinary solid web frame by means of reduction coefficient. Many researches have been done on the equivalent stiffness of honeycomb beam, and the research method is put forward. In this paper, the solution of equivalent lateral stiffness of honeycomb columns is studied. On the basis of this, the plastic hinge method of common frame refining is used to realize the application in honeycomb frame by the method of reduction coefficient, and the whole honeycomb structure is analyzed as a whole. The designer can design the beehive steel frame more conveniently. In this paper, a honeycomb space frame model is established to study the elastic-plastic analysis of honeycomb columns under seismic waves, and the shear behavior of honeycomb columns is mainly studied, because the maximum stress occurs at the hole near the foot of the column. Then a 3-story two-span honeycomb frame model is established. The total number of longitudinal holes in hexagonal and circular hole honeycomb columns is studied under the condition of the ratio of expansion to height and the spacing of the honeycomb columns, thus providing the basis for the seismic performance design of honeycomb frames. In this paper, the equivalent stiffness reduction coefficient of hexagonal and circular hole honeycomb columns in elastic stage is obtained, and the elastic-plastic stage of honeycomb frame is studied. The suitable number of hexagonal holes and circular holes in the longitudinal perforations of honeycomb columns is given. The main contents of the honeycomb beam-column steel frames that need further study are presented.
【学位授予单位】：沈阳建筑大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TU391

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本文编号：1582419