半刚性钢框架—钢板剪力墙结构的抗侧性能研究

论文摘要

随着高层结构的发展,钢板剪力墙以较高的侧向刚度、极限承载能力、良好的耗能能力等诸多优点,在国内外得到了广泛的应用。当钢框架和钢板剪力墙联合使用时,钢板剪力墙较好的抗侧能力弥补了钢框架侧向刚度不足、水平位移过大等缺点。钢框架梁柱的螺栓连接实为半刚性连接,半刚性对钢框架—钢板剪力墙结构性能的影响值得研究和探讨。本文在对国内外半刚性连接研究的基础上,通过理论推导和有限元分析对半刚性连接钢框架的整体性能做了进一步的研究。本文通过对带双腹板的顶底角钢连接的初始刚度和弯矩极限承载力进行了理论推导,讨论了对其影响的主要连接参数,并结合我国钢结构设计手册提出了提高此种连接形式初始刚度、极限弯矩承载力以及结构整体抗震性能的建议和方法。本文用ANSYS有限元软件模拟分析了完全刚接和半刚接两种类型的钢框架—钢板剪力墙结构的性能,得到了一些有益的结论。最后,本文对分析的结果进行了总结并提出了相关的建议,可供设计和工程人员参考。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.1.1 钢结构住宅的发展概况
• 1.1.2 钢结构住宅的形式
• 1.2 钢板剪力墙和半刚性连接的概念
• 1.2.1 钢板剪力墙的概念
• 1.2.2 半刚性节点的概念
• 1.3 钢板剪力墙和半刚性连接的研究概况
• 1.3.1 带缝钢板剪力墙的研究概况
• 1.3.2 半刚性连接的研究概况
• 1.4 目前存在的问题及本文所作的工作
• 1.4.1 目前研究中所存在的问题
• 1.4.2 本文所做的工作
• 2 半刚性连接的特性
• 2.1 连接的特性
• 2.2 连接的模拟
• 2.3 带双腹板角钢的顶底角钢连接的幂函数模型
• 2.3.1 初始连接刚度
• 2.3.2 极限连接弯矩承载力
• 2.4 对理论公式的分析和连接设计建议
• 2.5 本章小结
• 3 半刚性连接钢框架抗震性能的有限元模拟
• 3.1 半刚接钢框架的有限元模型
• 3.1.1 有限元分析软件概述
• 3.1.2 半刚接钢框架的单元类型
• 3.1.3 半刚接钢框架模型的位移加载
• 3.1.4 半刚接钢框架的滞回曲线
• 3.2 连接参数对半刚性钢框架的抗震性能影响
• 3.2.1 有限元模型
• 3.2.2 连接参数变化对弯矩转角曲线的影响
• 3.2.3 连接参数的变化对框架抗震性能的影响
• 3.3 本章小结
• 4 半刚性钢框架-钢板剪力墙的抗侧性能研究
• 4.1 引言
• 4.2 结构非线性分析
• 4.2.1 非线性问题
• 4.2.2 非线性方程的求解
• 4.3 定义单元类型
• 4.3.1 实体单元
• 4.3.2 接触单元
• 4.3.3 预紧单元
• 4.4 半刚性钢框架-钢板剪力墙的抗侧性能
• 4.4.1 层间位移限制的规定
• 4.4.2 有限元模型
• 4.4.3 完全刚接和半刚接框架剪力墙抗侧刚度对比
• 4.4.4 半刚性梁柱连接对框架剪力墙抗侧性能的影响
• 4.4.5 柱腹板设置加劲肋对结构抗侧性能的影响
• 4.4.6 连接角钢的屈服强度对结构抗侧性能的影响
• 4.5 结论和建议
• 4.6 本章小结
• 5 结论与展望
• 5.1 结论
• 5.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文