钢框架—填充复合板结构抗侧性能分析

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钢框架—填充墙结构是目前房屋建筑钢结构中应用较为普遍的一种钢结构形式。但国内外关于填充墙在这种结构中充当抗侧力构件的研究并不多,计算该结构时仍然采用使钢框架承担全部竖向及水平荷载的方法,通常不考虑填充墙体对结构抗侧移的贡献。已有研究结果表明,填充墙既可作为该结构的重要部分起抗侧作用,又可充当抗侧力构件以减少整体结构的用钢量。因此,对其受力情况、承载力及抗侧刚度等方面的研究具有非常重要的理论和现实意义。复合墙板作为一种轻质节能环保型墙板在现代结构中得到广泛应用。为了进一步研究钢框架—填充墙板结构尤其是填充复合墙板结构的抗侧性能,本文以ASA板为复合墙板的代表,建立相应ABAQUS有限元模型,通过相关试验数据验证模型的正确性,并对影响结构的相关参数做了进一步分析。针对上述内容,本文做了以下工作:(1)首先建立纯钢框架S1有限元模型,通过已有试验数据初步验证该模型的正确性,再验证填充ASA板后模型S2的正确性。通过分析有限元模型的应力云图和结果数据,并与试验数据相比较,表明填充墙可作为结构抗侧力构件,提高结构整体抗侧性能。(2)在上述工作的基础上,以模型S2为基本模型,进一步研究了柱轴压比、摩擦接触、墙体厚度、高跨比、墙体开洞等参数对钢框架—填充复合板结构承载力和刚度的影响,绘制了相关参数的荷载—位移曲线、刚度退化曲线,并结合应力云图简单分析了产生影响的原因和结构对参数的敏感程度,给出了相关建议。(3)结合有限元参数分析结果,对于可能运用到实际工程中的结构形式,推导出了该结构的抗侧刚度简化计算公式,说明了简化计算公式的正确性和适用性。(4)在总结本文所做工作的基础上,指出了本课题亟待解决的问题和今后的研究方向。本文的有限元计算模型充分考虑了相关参数对结构的影响,具有较高的计算精度,能够较为可靠的模拟钢框架—填充复合板在水平荷载作用下的抗侧性能,一系列模型的分析结果对钢框架—填充复合板结构的设计和应用有较为重要的参考价值,同时为进一步研究钢框架填充墙体系提供了参考数据,指出了研究方向。
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