基于立体停车的隔层桁架式抗侧力钢构架的性能研究

论文摘要

随着经济和汽车工业的飞速发展,人们的生活水平越来越高,生活节奏也越来越快,小汽车的数量与日俱增,现在大部分城市对停车位的需求和供给之间的关系已经严重失衡,这就必然会导致城市停车难的问题,而停车问题最终会影响城市的交通通行情况。现阶段解决停车难问题的最好方案就是修建立体车库,许多城市现在已经修建了一定数量的立体车库,但国内对立体车库的研究还处在起步阶段,大部分都从机械运行方式上对立体车库进行研究,对立体停车结构的研究却极少,由于立体停车结构与一般建筑在使用功能上的不同,导致它们在很多方面的要求都会不一样,所以,有必要对立体停车结构进行专门的研究分析,为以后编写立体车库设计规范提供理论基础。本文在认真学习国内外关于立体车库文献的基础上,对立体停车结构的平面布置形式、结构形式以及结构特点进行了深入研究,提出了基于立体停车结构的隔层桁架式抗侧力钢构架,并对隔层桁架式抗侧力钢构架的力学性能进行了研究,为隔层桁架式抗侧力钢构架的设计提供了坚实的理论基础,主要包括以下内容：对立体停车结构的平面布置形式进行了研究,提出了适合大型立体停车结构和中小型立体停车结构的平面布置形式,并针对各平面布置形式给出了相应的结构布置形式。深入分析了立体停车结构的结构特点,并将其与一般建筑进行了比较,在此基础上提出了隔层桁架式抗侧力钢构架立体停车结构,并对隔层桁架抗侧力钢构架立体停车结构的优点进行了分析。分析了耗能梁段长度,梁截面大小,斜腹杆连接方式以及高跨比大小对隔层桁架立体车库刚度的影响,分析了隔层桁架结构的侧移特点,研究了耗能梁段长度变化对耗能梁段的剪力与弯矩的影响,采用近似方法推导了隔层桁架式抗侧力钢构架在水平荷载作用下的计算公式。对耗能桁架的几何构成进行了分析,提出了耗能桁架的三种破坏形式,进而对耗能桁架的水平极限承载力进行了分析,推导出了水平极限承载力的计算公式,最后,分析了耗能梁段长度对耗能桁架滞回性能的影响,得到了耗能梁段长度变化对耗能桁架耗能性能、刚度以及延性的影响。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 车辆停放形式的发展过程
• 1.2.1 车辆的平面停放形式
• 1.2.2 车辆的立体停放形式
• 1.3 立体车库的定义、分类以及特点
• 1.3.1 立体车库的定义及构成
• 1.3.2 立体车库的特点
• 1.4 立体车库在国外的应用与发展
• 1.5 立体车库在国内的应用与发展前景
• 1.5.1 立体车库在国内的主要应用
• 1.5.2 立体车库在国内的发展前景
• 1.6 立体车库在国内外的研究现状
• 1.7 本课题的提出
• 1.8 本文的主要研究工作
• 第2章 立体停车结构的基本布置形式及特点
• 2.1 引言
• 2.2 立体停车结构的平面布置形式
• 2.2.1 大型立体停车结构的平面布置形式
• 2.2.1.1 环形布置形式
• 2.2.1.2 矩形布置形式
• 2.2.2 中小型立体停车结构的平面布置形式
• 2.3 立体停车结构基本单元基本参数的确定
• 2.4 立体停车结构的结构形式
• 2.4.1 大型立体停车结构的常用形式
• 2.4.2 中小型立体停车结构的结构形式
• 2.5 立体停车结构的结构特点
• 2.6 隔层桁架式抗侧力立体停车钢构架的提出
• 2.7 隔层桁架式立体停车结构的优点
• 2.8 立体停车结构的设计建议
• 2.8.1 平面尺寸及层高
• 2.8.2 荷载类型、取值及作用形式
• 2.8.3 建筑高度限值
• 2.8.4 结构在风荷载作用下的层间侧移比限值
• 2.8.5 结构在地震作用下的弹性层间侧移
• 2.8.6 抗震设计准则
• 2.8.7 结构构件的挠度值计算
• 2.8.8 结构构件的挠度限值
• 2.9 本章小结
• 第3章 隔层桁架式抗侧力钢构架的静力性能研究
• 3.1 引言
• 3.2 隔层桁架的侧移特点及其与框架侧移的比较
• 3.2.1 隔层桁架的侧移特点
• 3.2.2 隔层桁架结构与框架结构的抗侧移性能对比
• 3.3 隔层桁架与其他几种体系的荷载位移曲线比较
• 3.4 隔层桁架的参数分析
• 3.4.1 隔层桁架基本单元抗侧移刚度的参数分析
• 3.4.2 隔层桁架空腹梁段剪力与弯矩的参数分析
• 3.5 隔层桁架抗侧力体系在水平荷载作用下内力的简化求法
• 3.5.1 敞开层柱和桁架层中间空腹梁段的内力
• 3.5.2 桁架层各杆件的内力
• 3.5.3 简化方法的适用条件
• 3.6 算例分析
• 3.7 本章小结
• 第4章 耗能桁架的破坏形式及承载力分析
• 4.1 引言
• 4.2 耗能桁架的几何构成分析
• 4.3 耗能桁架的破坏形式分析
• 4.3.1 耗能桁架的三种破坏形式
• 4.3.2 三种破坏形式的界定
• 4.3.3 关于耗能桁架的设计建议
• 4.4 耗能桁架在水平荷载作用下的极限承载力分析
• 4.4.1 耗能桁架在水平荷载作用下内力虚功分析
• 4.4.1.1 耗能梁段的几何关系及构形
• 4.4.1.2 耗能梁段的内力虚功
• 4.4.1.3 柱底的内力虚功
• 4.4.1.4 外力虚功
• 4.4.1.5 内力虚功与外力虚功的虚功解
• 4.4.2 耗能梁段屈服剪力分析
• 4.4.2.1 耗能梁段腹板可以全长发生剪切塑性变形铰的临界值b0
• 0时其弯矩与剪力的关系'>4.4.2.2 耗能梁段长度b大于临界长度b₀时其弯矩与剪力的关系
• 0时其弯矩与剪力的关系'>4.4.2.3 耗能梁段长度b小于临界长度b₀时其弯矩与剪力的关系
• 4.5 算例分析
• 4.6 本章小结
• 第5章 耗能桁架的滞回性能分析
• 5.1 引言
• 5.2 非线性的基本理论
• 5.2.1 屈服准则和强化准则
• 5.2.2 非线性问题的基本解法
• 5.2.2.1 增量法
• 5.2.2.2 迭代法
• 5.2.2.3 混合法
• 5.2.3 材料的本构关系
• 5.3 耗能桁架的滞回性能分析
• 5.3.1 有限元模型的建立
• 5.3.1.1 模型的几何尺寸
• 5.3.1.2 中间空腹耗能梁段设计
• 5.3.1.3 单元选取与单元之间的连接
• 5.3.1.4 加载制度
• 5.3.1.5 约束情况
• 5.3.1.6 破坏准则
• 5.3.2 耗能桁架的有限元计算结果分析
• 5.3.2.1 耗能桁架单向加载位移曲线结果分析
• 5.3.2.2 耗能式桁架的滞回结果分析
• 5.3.2.3 耗能桁架的刚度和强度
• 5.3.2.4 耗能桁架的耗能性能
• 5.3.2.5 耗能桁架的变形能力和延性
• 5.3.2.6 耗能桁架耗能梁段的内力和变形分布特点
• 5.3.2.7 耗能桁架耗能梁段的设计建议
• 5.4 本章小结
• 结论与展望
• 参考文献
• 致谢
• 附录A 攻读学位期间所发表的学术论文目录