钢板深梁计算理论研究与滞回性能分析

论文摘要

钢框架、钢框架内填剪力墙反映了框架结构刚度变化的两个端点值,刚度增幅是突变性质的。钢框架内填钢板深梁可以满足两个端点刚度值之间的要求,实现了宽范围的刚度渐变调幅。钢板深梁在框架结构中的位置与剪力墙相同,通过改变深梁截面宽度,可以得到不同的抗侧移刚度,满足各种刚度要求,加之采用不同钢材、不同厚度和加劲肋形式,可以获得不同的承载力、延性和耗能能力。为使钢板深梁的初始刚度及滞回性能较好,必需设置加劲肋,加劲肋可以阻止单钢板深梁屈曲。假定竖向荷载由框架承担,横向荷载由钢板深梁承担。此外,在横向荷载或地震力作用下钢板深梁以弯剪变形为主,不同于剪力墙的剪切变形形式,有利于钢板深梁材料发展塑性,提高钢板深梁的延性和耗能能力。钢板深梁布置灵活,便于过道和门窗的布置,既可用于新建结构,又可用于结构加固,具有理论研究价值和广阔的应用前景。分析了国内外深梁的研究现状,介绍了钢板深梁的发展、基本构成及工作机理。在此基础上,对深梁的滞回性能进行了分析,并给出了相应的限制条件。运用ANSYS有限元分析软件,综合考虑各种非线性因素,对钢板深梁模型进行了往复荷载作用下有限元模拟,得出钢板深梁高跨比、加劲肋形式、高厚比、加劲肋宽厚比和钢板材性对钢板深梁滞回性能的影响。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 背景和意义
• 1.1.1 钢框架结构体系
• 1.1.2 钢框架—混凝土剪力墙（或核心筒）体系
• 1.1.3 钢框架—钢板剪力墙体系
• 1.2 钢板剪力墙的发展
• 1.2.1 传统钢板剪力墙
• 1.2.2 带竖缝钢板剪力墙
• 1.2.3 两侧开缝钢板剪力墙
• 1.3 深梁研究现状
• 1.3.1 国内研究现状
• 1.3.2 国外研究现状
• 1.4 钢板深梁填充钢框架体系
• 1.4.1 钢板深梁填充钢框架体系概念的提出
• 1.4.2 钢板深梁填充钢框架体系的基本概念
• 1.4.3 钢板深梁填充钢框架体系的优缺点
• 1.5 本文的研究方法和研究内容
• 1.5.1 本文研究方法
• 1.5.2 研究内容
• 第二章 深梁的基本力学性能分析
• 2.1 构件的基本构成及工作机理
• 2.1.1 基本构成
• 2.1.2 工作原理
• 2.2 板的弹性屈曲基本理论
• 2.2.1 小挠度理论板的平衡方程
• 2.2.2 能量法
• 2.2.3 板的数值法
• 第三章 钢板深梁稳定理论分析
• 3.1 稳定的基本概念及分类
• 3.1.1 稳定分叉失稳
• 3.1.2 不稳定分叉失稳
• 3.1.3 极值点失稳
• 3.1.4 跃越失稳
• 3.2 钢板深梁弹性屈曲有限元分析
• 3.2.1 特征值屈曲分析
• 3.2.2 加载方式
• 3.2.3 分析深梁试件参数
• 3.2.4 屈曲模态
• 3.3 加劲肋设计
• 3.3.1 设计依据
• 3.3.2 设计要求
• 3.4 本章小结
• 第四章 钢板深梁构件的有限元分析
• 4.1 有限单元法
• 4.1.1 有限单元法简介
• 4.1.2 有限元法分析问题的基本步骤
• 4.2 非线性分析与ANSYS程序的结合
• 4.2.1 几何非线性
• 4.2.2 材料非线性
• 4.2.2.1 塑性理论的三个准则
• 4.2.2.2 ANSYS 中定义塑性材料的方法
• 4.2.3 非线性问题的求解方法
• 4.2.4 非线性求解的组织级别
• 4.2.5 收敛或发散判断准则
• 第五章 钢板深梁在低周反复水平荷载作用下的滞回性能分析
• 5.1 钢板深梁在低周反复水平荷载作用下的力学性能分析
• 5.1.1 钢材的应力-应变关系
• 5.1.2 基本假定
• 5.1.3 单元类型的选取
• 5.1.4 模型的建立
• 5.1.5 网格划分
• 5.1.6 边界约束
• 5.1.7 加载方式
• 5.1.8 加载制度
• 5.1.9 构件分析类型
• 5.2 钢板深梁抗震性能评价指标
• 5.2.1 滞回曲线
• 5.2.2 骨架曲线
• 5.2.3 延性系数
• 5.2.4 耗能能力
• 5.3 参数变化对钢板深梁性能影响的有限元分析
• 5.3.1 钢板高跨比α对深梁滞回性能的影响
• 5.3.2 钢板加劲肋形式对深梁性能的影响
• 5.3.3 钢板高厚比β对深梁性能的影响
• 5.3.4 钢板材料强度对深梁性能的影响
• 5.4 本章小结
• 结论和展望
• 参考文献
• 攻读学位期间取得的研究成果
• 致谢