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《西安建筑科技大学》 2014年
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半刚性框架—密肋约束钢板剪力墙试验研究与数值分析

李军涛  
【摘要】:钢板剪力墙因具有初始侧向刚度大,滞回性能稳定,耗能能力好,延性大等优点受到了国内外学者的广泛关注与研究。本文提出的半刚性框架-密肋约束钢板剪力墙是一种新型的抗侧力体系,用密肋约束内填钢板的面外变形,作为一种新的防屈曲措施,目前国内外学者对该结构体系的研究还较少。 本文采用试验研究与数值分析相结合的方法对半刚性钢框架-密肋约束钢板剪力墙的抗震性能进行了深入的研究,并在此基础上系统地分析了密肋约束低屈服点钢板剪力墙的力学性能。本文的主要研究内容及结论如下: 1.首先对半刚性框架-密肋约束钢板剪力墙进行了低周反复荷载作用下的试验研究。结果表明:结构具有良好的延性,密肋约束有效地抑制了内填钢板的面外变形,提高了结构的承载力、侧向刚度和耗能能力。 2.在试验研究的基础上,建立试件的有限元模型,将有限元分析结果与试验结果进行对比,结果表明两者吻合良好;在此基础上进行变参分析,结果表明密肋可以较好地改善结构的受力性能。 3.对密肋约束钢板剪力墙进行了理论推导和数值分析,结果表明当肋板刚度比达到一定阈值后,增加肋板刚度比对内填钢板的力学性能影响较小,并给出了密肋网格的最小约束刚度比和最小肋板刚度比。 4.分析了不同螺栓布置形式对密肋约束钢板剪力墙的力学性能的影响,给出了螺栓的最大间距与内填钢板厚度的关系。 5.研究了密肋约束低屈服点钢板剪力墙在不同开洞形式下的力学性能,表明密肋约束降低了内填钢板对边缘构件的刚度要求。 6.对半刚性框架-密肋约束低屈服点钢板剪力墙进行了滞回性能研究,分析结果表明:密肋约束钢板剪力墙滞回环较无约束钢板剪力墙饱满,耗能能力也好;低屈服点钢板剪力墙能量耗散系数大于普通钢板剪力墙,密肋约束低屈服点钢板剪力墙抗震性能良好,适合应用于设防烈度较高的地区。
【关键词】:半刚性框架 低屈服点钢 肋板刚度比 钢板剪力墙 防屈曲
【学位授予单位】:西安建筑科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2014
【分类号】:TU398
【目录】:
  • 摘要3-5
  • Abstract5-10
  • 1 绪论10-20
  • 1.1 研究的背景和意义10-14
  • 1.2 研究历史及现状14-19
  • 1.2.1 半刚性框架国内外研究现状14-15
  • 1.2.2 钢板剪力墙国内外研究现状15-19
  • 1.3 本文的研究内容与方法19-20
  • 1.3.1 主要研究内容19
  • 1.3.2 研究方法19-20
  • 2 半刚性框架-密肋约束钢板剪力墙试验研究20-36
  • 2.1 试验目的20
  • 2.2 试件设计20-22
  • 2.3 材性试验22
  • 2.4 试验方案22-25
  • 2.4.1 试验装置22-24
  • 2.4.2 测量方案24-25
  • 2.4.3 加载方案25
  • 2.5 试验现象描述25-28
  • 2.6 试验结果分析28-33
  • 2.6.1 滞回曲线28-29
  • 2.6.2 骨架曲线29-31
  • 2.6.3 耗能能力31-32
  • 2.6.4 刚度分析32-33
  • 2.6.5 承载力分析33
  • 2.7 本章小结33-36
  • 3 半刚性框架-密肋约束钢板剪力墙数值分析36-54
  • 3.1 试验试件有限元分析36-39
  • 3.1.1 试件有限元模型的建立36-37
  • 3.1.2 梁柱半刚性节点的设置37
  • 3.1.3 约束37-38
  • 3.1.4 加载制度38
  • 3.1.5 有限元分析结果与试验结果的对比分析38-39
  • 3.2 内填钢板屈服强度的变参分析39-44
  • 3.2.1 内填钢板的材料本构关系39-40
  • 3.2.2 单调静力加载结果对比40-42
  • 3.2.3 两侧密肋对钢板剪力墙屈曲变形的影响42-44
  • 3.3 板高厚比对密肋约束低屈服点钢板剪力墙的影响44-50
  • 3.3.1 单调静力加载结果对比分析45-47
  • 3.3.2 高厚比对板的屈曲变形的影响47-50
  • 3.4 柱的轴压力对密肋约束低屈服点钢板剪力墙承载力的影响50-52
  • 3.5 本章小结52-54
  • 4 两侧密肋约束刚度对钢板剪力墙的影响54-70
  • 4.1 概述54
  • 4.2 密肋约束钢板剪力墙受力性能理论分析54-58
  • 4.2.1 密肋网格柱面刚度分析54-57
  • 4.2.2 两侧密肋约束钢板剪力墙工作机理57-58
  • 4.2.3 内嵌钢板局部弹性屈曲分析58
  • 4.3 密肋网格的数值分析58-69
  • 4.3.1 主要参数数值分析58-59
  • 4.3.2 密肋柱面刚度对承载力的影响59-63
  • 4.3.3 肋板间距和肋板刚度对内填钢板屈曲变形的影响63-66
  • 4.3.4 螺栓间距对承载力的影响66-67
  • 4.3.5 螺栓间距对屈曲变形的影响67-69
  • 4.4 本章小结69-70
  • 5 密肋约束钢板剪力墙开洞形式对结构力学性能的影响70-80
  • 5.1 概述70
  • 5.2 不同开洞形式对结构承载力的影响70-76
  • 5.2.1 有限元模型70-71
  • 5.2.2 开洞对密肋约束钢板剪力墙承载力的影响71-72
  • 5.2.3 不同开洞形式钢板剪力墙单调静力加载结果对比72-76
  • 5.3 轴压比对结构抗侧性能的影响76-78
  • 5.4 本章小结78-80
  • 6 半刚性框架-密肋约束低屈服点钢板剪力墙滞回性能分析80-96
  • 6.1 概述80
  • 6.2 加载制度及主要分析参数80-81
  • 6.3 结构滞回性能有限元模拟结果及分析81-94
  • 6.3.1 内填钢板不同屈服强度对钢板剪力墙滞回性能的影响81-84
  • 6.3.2 内填钢板不同高厚比对钢板剪力墙滞回性能的影响84-87
  • 6.3.3 不同轴压比对钢板剪力墙滞回性能的影响87-90
  • 6.3.4 不同肋板间距对钢板剪力墙滞回性能的影响90-91
  • 6.3.5 不同开洞形式对钢板剪力墙滞回性能的影响91-94
  • 6.4 本章小结94-96
  • 7 结论与展望96-98
  • 7.1 结论96-97
  • 7.2 展望97-98
  • 致谢98-100
  • 参考文献100-106
  • 附录106

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