基于立体停车的蜂窝梁式钢框架受力性能分析

论文摘要

立体车库能够很好地解决我国城市交通拥堵和停车难等问题,其中垂直升降式是目前应用较为广泛的一种立体车库形式。垂直升降式立体车库基本单元横向框架的柱距要明显地大于纵向框架的柱距,从而导致横向框架的刚度相对较弱,在水平荷载作用下的侧移较大,为了增大横向框架的刚度,同时满足立体车库的使用功能要求,即汽车和载车板在存车间与提升井之间需要横移的要求,因此,本文所研究的立体车库在横向采用蜂窝梁式钢框架。我国的立体车库绝大多数都位于抗震设防区,特别是在处于高烈度区的立体车库结构设计中,地震作用下的受力性能研究显得尤为重要。如何对蜂窝梁式钢框架立体车库进行合理的参数取值,使其具有良好的耗能性能和延性性能,这也是本文研究的重要内容。本文首先运用ANSYS软件建立基于立体停车的单跨十五层蜂窝梁式钢框架结构的有限元模型,并将蜂窝梁式钢框架与纯框架和中心支撑框架的静力性能进行对比分析,研究结果表明：蜂窝梁式钢框架具有良好的静力性能。同时考虑到基于立体停车的蜂窝梁式钢框架结构的高度一般较大,在抗侧移刚度上应满足-定的要求,故对蜂窝梁式钢框架结构的抗侧移刚度进行了影响因素分析,为合理的参数选取提供了依据。由于受蜂窝梁的影响,结构的应力分布变得比较复杂,因此对应力分布进行参数分析,从中寻找合理的参数使得结构具有良好的静力性能,从而为这种新型框架结构广泛应用于立体车库提供参考依据。为了对结构的滞回性能有一个初步的定性分析,在十五层结构中选取底部两层进行滞回分析,通过对蜂窝梁式钢框架与纯框架和中心支撑框架的滞回性能进行比较,得出蜂窝梁式钢框架具有良好的耗能能力与延性性能,进一步说明该结构的受力性能具有明显的优越性。最后,本文从研究基于立体停车的蜂窝梁式钢框架的滞回性能出发,针对蜂窝梁扩张比、开孔直径、开孔数与梁端净距变化,对结构的滞回性能进行了参数分析,同时根据计算结果给出了结构设计时参数取值的相关建议。本文分析了蜂窝梁式钢框架立体车库在单调荷载与循环荷载作用下的受力性能,对于撰写相关的规范和指导实际工程设计都具有很重要的参考价值。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究的背景及意义
• 1.1.1 课题研究的背景
• 1.1.2 课题研究的意义
• 1.2 蜂窝梁的特点
• 1.3 蜂窝梁的研究现状
• 1.3.1 国外对蜂窝梁的研究
• 1.3.2 国内对蜂窝梁的研究
• 1.4 本文研究的目的及意义
• 1.5 本文的研究思路及主要内容
• 1.5.1 本文的研究思路
• 1.5.2 本文研究的主要内容
• 第2章 蜂窝梁式钢框架有限元理论及程序
• 2.1 非线性有限元理论
• 2.1.1 非线性问题的介绍
• 2.1.2 屈服准则
• 2.1.3 强化准则
• 2.1.4 求解方法
• 2.1.5 收敛或发散判断准则
• 2.1.6 极限承载力判别准则
• 2.2 有限元程序
• 2.2.1 有限元程序的选择
• 2.2.2 有限元模拟基本过程
• 2.2.3 有限元分析指标
• 2.2.4 有限元计算结果与实验结果的对比
• 第3章 蜂窝梁式钢框架静力性能研究
• 3.1 引言
• 3.2 结构静力性能比较
• 3.2.1 三种不同结构模型
• 3.2.2 抗侧移刚度及等效应力对比分析
• 3.3 基于抗侧移刚度的孔洞参数分析
• 3.3.1 扩张比的影响
• 3.3.2 径高比的影响
• 3.3.3 开孔数的影响
• 3.3.4 梁端净距的影响
• 3.4 基于应力分布的孔洞参数分析
• 3.4.1 开孔直径的影响
• 3.4.2 开孔数的影响
• 3.5 本章小结
• 第4章 蜂窝梁式钢框架滞回性能研究
• 4.1 引言
• 4.2 结构滞回性能比较
• 4.2.1 计算模型
• 4.2.2 荷载位移曲线和滞回曲线
• 4.2.3 骨架曲线和割线刚度退化曲线
• 4.2.4 耗能性能
• 4.2.5 延性性能
• 4.3 滞回性能的孔洞参数分析
• 4.3.1 扩张比的影响
• 4.3.2 开孔直径的影响
• 4.3.3 开孔数的影响
• 4.3.4 梁端净距的影响
• 4.4 本章小结
• 结论与展望
• 参考文献
• 致谢