型钢混凝土梁柱框支剪力墙抗震性能研究

论文摘要

建筑使用功能沿高层竖向往往要发生变化，底部楼层常作为商场、餐厅、展览厅、文化娱乐等公共用房，上部楼层作为住宅、办公、旅馆等用房。相应地，进行结构设计时，应设置托柱转换结构将上部小柱网框架结构转换为底部大柱网框架结构；或设置托墙转换结构将上部小开间剪力墙结构转换为底部大开间框架结构，即底部大空间框支剪力墙结构。地震震害表明，钢筋混凝土框支剪力墙结构抗震性能较差，地震后结构破坏严重。在我国，高层建筑多集中在高烈度地震区内，底部大空间框支剪力墙结构是结构工程师经常采用的结构型式，如何改善这种结构的抗震性能是一个亟待解决的问题。本文研究托墙转换结构，提出在框支剪力墙结构中采用型钢混凝土框支梁、型钢混凝土框支柱，称之为“型钢混凝土梁柱框支剪力墙结构”，既可缩小构件截面尺寸、增加建筑使用空间，又可改善钢筋混凝土框支剪力墙延性差的缺陷，通过试验与理论研究得出有益的结论，为结构工程师设计这种结构时提供理论依据及设计方法。 论文共分为以下几个部分： 第1部分 介绍论文研究的背景、意义和主要内容； 第2部分 介绍与课题相关的三方面研究内容：型钢混凝土、框支剪力墙和转换构件，就国内外在这三方面的研究现状及发展动态进行综述分析； 第3部分 研究框支剪力墙结构在静力荷载作用下的受力机制，建立了框支剪力墙有限元模型，进一步给出实用内力分析方法； 第4部分 根据实用内力分析方法确定的结构内力，基于《钢骨混凝土结构设计规程》和《型钢混凝土组合结构技术规程》，给出型钢混凝土框支柱、型钢混凝土框支梁、梁柱节点、柱脚的设计方法； 第5部分 基于提出的实用内力分析方法和结构设计公式，设计完成了4榀1／4缩尺比例的模型试件拟静力试验，施加竖向荷载和单调及低周反复水平荷载，其中3榀试件采用型钢混凝土框支梁和框支柱，作为对比，1榀试件采用钢筋混凝土框支梁和框支柱，研究结构承载力、变形、刚度、延性、耗能能力和破坏形态。试验结果表明，结构配置型钢后各项性能指标均得到改善，延性系数可提高2.24～2.95倍； 第6部分 基于理论公式及试验数据，建立了单调荷载作用下型钢混凝土

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 引言
• 1.1 研究背景
• 1.2 问题的提出
• 1.3 论文结构安排
• 参考文献
• 第2章 国内外研究现状综述
• 2.1 型钢混凝土研究现状
• 2.1.1 型钢混凝土结构优缺点
• 2.1.2 国外型钢混凝土结构设计规范介绍
• 2.1.3 我国型钢混凝土结构设计规范介绍
• 2.1.4 型钢混凝土抗震性能研究
• 2.1.5 型钢混凝土柱滞回模型
• 2.2 框支剪力墙结构研究现状
• 2.3 转换构件研究现状
• 2.4 本章小结
• 参考文献
• 第3章 框支剪力墙结构静力受力特性与实用分析方法
• 3.1 静力受力特性
• 3.1.1 ANSYS模拟钢筋混凝土的三种方式
• 3.1.2 单元介绍
• 3.1.3 模型建立
• 3.1.4 竖向荷载作用下结构受力性能
• 3.1.5 竖向荷载和水平荷载共同作用下结构受力性能
• 3.2 实用分析方法
• 3.3 本章小结
• 参考文献
• 第4章 型钢混凝土梁柱框支剪力墙设计方法
• 4.1 型钢混凝土框支柱的设计
• 4.1.1 压弯构件承载力计算公式
• 4.1.2 拉弯构件承载力计算公式
• 4.2 型钢混凝土框支梁的设计
• 4.2.1 深梁截面设计法
• 4.2.2 挠度、裂缝宽度计算公式
• 4.3 梁柱节点设计
• 4.4 柱脚设计
• 4.5 本章小结
• 参考文献
• 第5章 型钢混凝土梁柱框支剪力墙抗震性能试验研究
• 5.1 试验原理介绍
• 5.2 试验目的
• 5.3 试件设计
• 5.3.1 加载图式和内力计算
• 5.3.2 试件材料选用
• 5.3.3 型钢混凝土框支柱设计
• 5.3.4 型钢混凝土框支梁设计
• 5.3.5 型钢混凝土梁柱节点设计
• 5.3.6 型钢混凝土柱脚设计
• 5.3.7 剪力墙设计
• 5.4 试件制作加工
• 5.5 材料力学性能试验
• 5.5.1 型钢钢板材料力学性能试验
• 5.5.2 钢筋材料力学性能试验
• 5.5.3 混凝土材料力学性能试验
• 5.6 加载方案
• 5.6.1 试验装置
• 5.6.2 量测内容
• 5.6.3 加载制度
• 5.6.4 安全措施
• 5.7 试验结果与分析
• 5.7.1 竖向荷载作用下框支梁的工作性能
• 5.7.2 水平荷载─位移曲线
• 5.7.3 试件承载力、位移、刚度
• 5.7.4 试件延性性能
• 5.7.5 试件耗能能力
• 5.7.6 截面应变
• 5.7.7 结构破坏形态
• 5.8 本章小结
• 参考文献
• 第6章 恢复力曲线数学模型的建立
• 6.1 基本概念
• 6.1.1 恢复力模型的三个层次
• 6.1.2 恢复力模型确定的两个内容
• 6.1.3 确定恢复力模型的方法
• 6.1.4 目前常用的恢复力模型
• 6.2 单调荷载作用下型钢混凝土框支剪力墙 P-△恢复力模型
• y'>6.2.1 屈服荷载F_y
• 1'>6.2.2 屈服前刚度K₁
• y'>6.2.3 屈服位移Δ_y
• m'>6.2.4 极限荷载F_m
• 2'>6.2.5 屈服后刚度K₂
• m'>6.2.6 极限位移Δ_m
• u'>6.2.7 破坏荷载F_u
• 3'>6.2.8 下降段刚度K₃
• u'>6.2.9 破坏位移Δ_u
• 6.3 反复荷载作用下型钢混凝土框支剪力墙F-Δ恢复力模型
• 6.3.1 骨架曲线
• 6.3.2 滞回规则
• 6.3.3 恢复力模型
• 6.4 反复荷载作用下钢筋混凝土框支剪力墙 F-Δ恢复力模型
• 6.5 本章小结
• 参考文献
• 第7章 框支剪力墙地震反应分析
• 7.1 弹塑性地震反应分析的目的
• 7.2 结构简化分析模型
• 7.2.1 层间模型与杆系模型
• 7.2.2 框支剪力墙简化分析模型
• 7.2.3 墙单元刚度矩阵
• 7.2.4 框支单元刚度矩阵
• 7.2.5 整体层模型刚度矩阵
• 7.3 计算程序实现及验证
• 7.3.1 程序实现
• 7.3.2 程序验证
• 7.4 框支剪力墙弹性分析
• 7.4.1 静力荷载
• 7.4.2 地震作用
• 7.4.3 弹塑性分析简化假定
• 7.5 框支层配置型钢对结构结构反应的影响
• 7.6 框支剪力墙弹塑性位移参数分析
• 7.7 框支剪力墙弹塑性位移工程实用计算建议
• 7.8 本章小结
• 参考文献
• 第8章 构造设计建议
• 8.1 材料
• 8.2 构造
• 8.3 施工工艺
• 8.4 本章小结
• 参考文献
• 第9章 结论与展望
• 9.1 结论
• 9.2 展望
• 致谢
• 个人简历 在读期间发表的学术论文与研究成果