论文摘要
钢结构建筑结构体系的研究对于改善结构的承载能力、抗震性能、经济性等方面具有重要的意义。本文根据钢材与混凝土材料的特性以及多高层钢结构建筑的受力特点,提出了基于变截面组合梁的分离式结构体系。分离式结构体系是指采用不同的抗力体系分别独立抵抗竖向荷载和水平荷载,各个抗力体系分别执行独立的功能,功能划分明确。本文主要对分离式结构中采用的变截面组合梁性能以及分离式结构体系的抗震性能进行研究。首先利用ANSYS软件建立了变截面组合梁的有限元模型,对变截面组合梁进行受力分析,研究不同跨度、不同荷载作用形式、不同变截面形式、不同变截面楔率下的刚度及承载力。结果表明:与纯钢梁及普通组合梁相比,变截面组合梁中钢梁的塑性区域较大,充分利用了材料的强度,具有较好的经济性;变截面组合梁与相同用钢量的等截面组合梁相比,刚度和极限承载力均有了显著的提高;变截面组合梁的刚度和承载力具有一定的规律,可按本文给出的简化计算方法进行计算。然后利用ANSYS对结构进行地震时程分析,对比分析了分离式结构和刚接钢框架的抗震性能。结果表明:不同地震动作用下,分离式结构对地震引起的结构顶点最大位移及层间位移角起到了很好的控制作用;分离式结构在地震作用下的基底剪力绝大部分由支撑承担;分离式结构比刚接钢框架具有更好的抗震性能。最后对多高层分离式结构进行了Pushover分析,得到结构的目标位移、层间位移角等响应,并与刚接钢框架进行对比分析。结果表明:对于多高层结构,分离式结构的顶点位移及层间位移角比刚接钢框架有很大幅度的减小;侧向振型加载模式的目标位移值及层间位移角比均匀加载模式略大;结构在罕遇地震作用下进入塑性,通过塑性铰的分布及出现顺序,可以得到结构的薄弱部位,抗震设计时应加以考虑。
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摘要Abstract第1章 绪论1.1 课题背景及研究意义1.2 分离式结构体系1.2.1 分离式结构体系的提出1.2.2 分离式结构体系的特点1.3 变截面组合梁1.3.1 变截面组合梁的提出及特点1.3.2 变截面组合梁的形式1.4 国内外研究现状1.4.1 组合梁及变截面梁的研究现状1.4.2 钢结构体系的研究现状1.5 本文主要研究内容第2章 简支变翼缘宽度组合梁刚度及承载力研究2.1 ANSYS 有限元模型的建立2.1.1 有限元计算模型及计算参数2.1.2 组合梁试件的设计2.2 描述组合梁性能的几个物理量2.2.1 组合梁刚度的取值方法2.2.2 组合梁极限承载力的取值方法2.3 有限元计算结果分析2.4 不同荷载形式下变翼缘宽度组合梁的刚度及承载力分析2.4.1 均布荷载作用下变翼缘宽度组合梁的刚度及承载力分析2.4.2 集中荷载作用下变翼缘宽度组合梁的刚度及承载力分析2.5 变翼缘宽度组合梁刚度及承载力的简化计算2.5.1 变截面组合梁刚度的简化计算2.5.2 变截面组合梁承载力的简化计算2.6 本章小结第3章 简支变腹板高度组合梁刚度及承载力研究3.1 有限元模型的建立及标准试件的设计3.1.1 有限元模型的建立3.1.2 标准试件的设计3.2 不同荷载形式下变腹板高度组合梁的刚度及承载力分析3.2.1 均布荷载作用下变腹板高度组合梁的刚度及承载力分析3.2.2 集中荷载作用下变腹板高度组合梁的刚度及承载力分析3.3 变腹板高度组合梁刚度及承载力的简化计算3.3.1 变腹板高度组合梁楔率的选取3.3.2 变截面组合梁刚度的简化计算3.3.3 变截面组合梁承载力的简化计算3.4 本章小结第4章 分离式结构体系弹塑性时程分析4.1 基本理论与有限元模型建立4.1.1 结构分析的力学模型4.1.2 有限元模型的建立4.1.3 有限元模型的计算参数4.2 地震动的选取4.3 分离式结构与刚接钢框架的对比分析4.3.1 顶点侧移时程曲线4.3.2 层间位移角4.3.3 基底剪力及其分配4.3.4 顶点加速度4.4 分离式结构的滞回性能4.5 本章小结第5章 分离式结构体系Pushover 分析5.1 结构模型及参数设置5.1.1 结构模型5.1.2 加载模式5.1.3 分析控制5.1.4 目标位移的确定5.1.5 塑性铰的定义及设置5.2 A 组分离式结构与刚接钢框架的对比分析5.2.1 目标位移5.2.2 层间位移角5.2.3 塑性铰分布5.3 B 组分离式结构与刚接钢框架的对比分析5.3.1 目标位移5.3.2 层间位移角5.3.3 塑性铰分布5.4 本章小结结论参考文献致谢
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