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钢板剪力墙对高层钢框架结构动力特性的影响分析

来源 : 互联网
作者 : 118期刊网
发布时间 : 2019-03-14 06:44:15

第1章简介


1.1简介

随着社会生产的发展和科学技术的进步,高层建筑已经出现,成为现代城市的装饰和地标。在20世纪,以美国为代表的发达国家出现了大量的高层建筑。 20世纪末,随着经济的发展,新加坡,东京和中国在北京,珠海和广州等东南亚的高层建筑不断建设起来。繁荣的经济促进了高层建筑的兴起,先进的科学技术是高层建筑发展的基础。到目前为止,高层建筑的使用和形式变得更加多样化,结构的高度逐渐增加。地震是一种常见的破坏性自然灾害。由于无法预测和突发,强烈的地震往往会导致生命和财产的巨大损失,这对社会的发展有很大的影响。在高层建筑中,水平荷载比垂直荷载更受影响,建筑高度越高,现象越明显[1]。由于结构形式的多样化,高层结构的质心和刚度中心不重合,在地震作用下引起平扭耦合振动。而在地震区,地震荷载对高层建筑的危害性低于低层多层建筑。为了确保人们的生命安全,减少地震造成的经济损失,有效的方法是提高房屋的抗震能力。因此,研究其抗震性能具有重要的现实意义和价值。北美的高层和超高层建筑大多采用钢结构形式,但近几十年来中国才开始采用这些建筑,但该结构仍采用传统的钢筋混凝土剪力墙作为反侧力构件。由于钢与混凝土材料之间的性能不同,钢框架与钢筋混凝土剪力墙构件之间存在延性和刚度不匹配的问题,两者之间的连接关系相当复杂[2]。慢慢地,学者们发现用钢板剪力墙代替传统的钢筋混凝土剪力墙可以解决这个问题。自1983年以来,Thorborn将“拉场”理论应用于钢板剪力墙的研究,对钢板剪力墙的研究取得了长足的进展。目前,钢框架 - 钢剪力墙的抗震研究已引起国内外学者的关注,但研究主要针对多层低层结构的线性分析和实验研究,以及研究。在高层钢框架结构的钢板剪力墙上。在初始阶段,迫切需要学习和发展。因此,研究高层钢框架 - 钢剪力墙结构的抗震性能具有重要的现实意义。

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1.2钢板剪力墙的开发与应用

根据墙板的结构,根据嵌入钢板的宽厚比λ= min(b,h)/ t,当λ<250时,它是厚钢板剪力墙,当λ≥ 2 50,它是一块薄钢板剪力墙。由于厚钢板剪力墙的宽厚比较大,壁板在平面内的初始刚度较大,一般不会发生平面外应力,并且在其作用下具有滞回性能。地震荷载稳定,具有良好的延性。薄钢板剪力墙在力的初始阶段率先进行剪切和屈曲,并在墙板上形成起皱的“拉带”,使得屈曲剪力墙仍能承受载荷。由薄钢板剪力墙的屈曲产生的拉伸带将为周围梁和柱产生额外的弯矩,因此在设计过程中应增加周边构件的横截面。钢板剪力墙的特点有多种类型的划分[钢板剪力墙可根据内板是否加固分为刚性钢板剪力墙和非加筋钢剪力墙。诸如十字形或十字形的加强肋被添加到壁板的表面,以将钢板剪力墙的整个壁表面分成单个单元。在钢板剪力墙的内板厚度恒定的情况下,每个单元的宽厚比变大,延迟了壁板的弯曲,并提高了整体承载能力和延展性。

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第二章钢板剪力墙的理论研究


2.1简介

随着迅速

科学技术的进步,建筑结构的高度不断增加。在高层结构中,垂直力和水平力是结构设计中的两个主要内容。随着建筑物高度的增加,垂直载荷问题可以通过增加垂直受力构件的横截面积或增加垂直受力构件的数量来解决。水平荷载(水平地震荷载和风荷载)很困难,只能通过设计有效的侧向力构件来解决。第一章介绍了钢板剪力墙的类型和发展。与传统的混凝土剪力墙相比,钢板剪力墙具有以下优点:(1)自重小,安全性高; (2)柔性空间布置(3)屈曲后,强度相对较大,钢的塑性可以有效地用于承受负荷; (4)施工速度快; (5)更换后更换损坏。本章主要介绍了钢板剪力墙构件的基本理论和简化分析模型,为以下章节的结构振动控制分析奠定了基础。

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2.2钢板剪力墙的理论研究

钢板剪力墙系统类似于垂直悬臂墙。它具有单肢和多肢的形式,承受由水平载荷产生的层间剪切力和弯矩。钢板剪力墙应用于高层结构,与框架梁和柱一起构成两条反侧力线。在水平剪切作用下,钢板剪力墙系统的变形和工作机理与悬臂梁相似,如图2-3所示。框架柱可视为悬臂梁的法兰,钢板剪力墙可视为框架腹板,框架的水平梁可视为框架组成的钢板剪力墙构件国内学者已经证明,它是一种具有良好经济效益的抗侧力系统。根据内填充板的高厚比,可分为薄钢板剪力墙和厚钢板剪力墙两种。由于厚钢板剪力墙的宽厚比较大,壁板的材料在平面上呈非线性和几何非线性,框架柱预先产生或不稳定,因此厚钢板剪力墙在损坏前没有充分发挥其作用。类似于垂直悬臂薄腹板的薄钢剪力墙由拉伸场的发展和边界约束决定。类似于厚钢剪力墙,剪切力由内填充板的面内屈曲形成的拉伸场吸收。大部分倾覆力矩主要由框架承载,滞后曲线为S形。薄钢板剪力墙的临界屈曲载荷往往是屈曲极限剪切能力的数倍。如果框架梁的刚度大,则主应力几乎与钢的屈服强度相同。初始几何缺陷和残余应力对薄钢板剪力墙承载力的影响。材料的弹塑性和几何非线性导致结构非线性,导致板材在屈曲后的拉伸破坏或框架梁柱在形成塑性铰链时的屈服失效。当高度相对较小时,板形成较少的屈曲波,但变形不容忽视。因此,滞后曲线的波形在波形转换期间引起一定程度的“捏合”现象;随着纵横比的增加,钢板上的屈曲半波数量不断增加,振幅连续减小,面外变形的最大值也减小。然而,更多的屈曲半波意味着结构在卸载时快速进入波形的过渡期,并且滞后曲线连续地“振荡”直到反向屈曲半波形成将继续承受。也就是说,随着钢板的高度 - 厚度比的增加,屈曲的半弯曲增加,钢板的承载能力越弱,“张力带”效应越明显,表明该部分的钢板剪力墙处于较高的应力状态,更容易实现钢的剪切。屈曲强度。


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第3章钢板剪力墙对规则框架结构动力特性影响分析....... 29

3.1介绍

在... 29

3.2模型概述.... 29

3.3钢板剪力墙抗正常框架结构的振动控制分析....... 31

3.3.1钢板剪力墙结构体系的自振分析............ 31

3.3.2不同地震烈度下结构系统的计算和分析...... 33

3.3.3不同地震波类型下结构系统的计算和分析....... 41

3.4总结..... 47

第四章钢板剪力墙对不规则框架结构动力特性的影响分析.......... 49

4.1前言..... 49

4.2模型状态.... 49

4.2.1模型........ 49

4.2.2结构模型负荷统计..... 50

4.2.3钢板剪力墙和结构响应参数.......... 50

4.3不规则框架结构钢板剪力墙振动控制分析.......... 51

4.3.1钢板剪力墙结构体系的自振分析......... 51

4.3.2不同地震烈度下结构系统的计算和分析

4.3.3不同地震波类型下结构系统的计算和分析....... 58

4.4总结..... 63


第四章钢板剪力墙对不规则框架结构动力特性的影响分析


4.1前言

随着社会的发展,人们越来越追求建筑形状的美感和多样性,因此不规则的结构将越来越多。不规则结构的质心与刚度中心不一致,导致建筑物在地震下扭曲并且比常规结构遭受更大的破坏。因此,研究不规则结构的平扭转是非常必要的。根据建筑物的抗震规范[56],建筑物可分为两种类型:平面不规则和垂直不规则。根据结构平面形式,平面不规则性可大致分为三种类型:地板的扭转,凸起和局部不连续。垂直不规则类型也可大致分为三种类型,即横向刚度不规则,垂直横向力构件不连续,地板承载力突然。过去,在结构设计过程中,通常有两种方法可用于降低结构的扭转效应:一种方法是使用较大的梁柱截面来增加结构的扭转刚度,成本高的缺点;该方法是当结构层之间的位移角更丰富时,结构的抗弯刚度可以降低,但是它易受各种限制。随着对结构抗震性能研究的深入,钢筋剪力墙可以有效地降低扭转效应。基于Sap2000软件平台,本章将非加强钢剪力墙作为结构的被动组件添加到示例的不规则框架中。通过改变地震烈度,分析了钢板剪力墙对高层钢框架结构抗震性能的影响。在强度和地震波型的条件下,节点位移,加速度和基础反力等振动响应参数主要分析了不同类型地震波作用下钢板剪力墙 - 框架结构体系的地震效应。

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结论PPT制作


近几十年来,随着高层建筑钢结构的不断使用,以钢为主的钢板剪力墙抗震构件受到国内外学者的广泛关注。本文研究了非加筋钢剪力墙的工作原理。 ,等效简化模型,力机制和规则和不规则结构的振动控制。主要结论如下:

(1)根据各类钢板剪力墙的结构,讨论了非加筋钢剪力墙的特点和工作原理,分析了非加筋钢筋剪力墙的基本理论和受力机理。

(2)研究了两种简化的非加筋钢剪力墙模型,以及框架 - 钢剪力墙体系抗震分析中的几何非线性和材料非线性等非线性分析问题,数值分析方法,地震波选择等问题。被探索。

(3)在12层普通钢框架结构中加入非加筋钢剪力墙构件,数值分析了非加筋钢剪力墙在地震作用下的规则结构的时程响应。通过使用两个不同厚度的钢板剪力墙,数据对比表明,高层钢框架结构采用厚板钢剪力墙构件,以更好地抗震效果。对于相同的地震波,峰值

钢框架 - 钢剪力墙结构的响应减少率在不同的峰值加速度下是不同的。 地震波的峰值加速度越大,结构的减少率越大。 抗震性能越好。 钢板剪力墙对框架结构体系具有良好的抗震效果。 然而,不同的地震波类型对结构系统的地震响应有很大影响。 该结构在天津波,El Centro波,Taft波作用下具有最大的减速率。 行动下的减少率的价值很低。...

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参考文献(略)


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