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蜂窝式钢框架结构是一种将蜂窝梁与实腹柱或蜂窝柱通过焊接或螺栓连接而成的新型钢框架结构体系。不但具有传统钢框架结构的技术优势,而且可以充分利用蜂窝梁节省钢材,自重较轻等等优点。采用蜂窝式钢框架结构,可以减小柱子与维护材料的使用,管道由蜂窝孔洞处穿越,可以降低建筑层高。因此,将其利用于多高层建筑中,可以取得较好的综合效益。 由于特殊的制作工艺,在相同抗弯承载力下,蜂窝梁的自重相比普通实腹钢梁较轻,从而可以进一步降低结构的地震反应。现今制约蜂窝式钢框架结构发展与应用的主要因素在于,蜂窝梁孔洞参数(包括开孔大小及孔洞位置等)对蜂窝式钢框架结构的整体抗震性能影响规律尚未明确。迄今为止,国内外对蜂窝式钢结构的研究主要集中于蜂窝梁、蜂窝柱等单一构件,对其整体抗震设计方法的研究涉及很少,没有形成系统的蜂窝式钢框架结构设计方法。 本文在蜂窝式钢框架结构拟静力试验的基础之上,利用通用有限元分析软件ANSYS进行模拟分析,对不同孔洞形状,扩高比,开孔位置的蜂窝式钢框架结构进行在低周反复荷载作用下的抗震性能分析,得出合理蜂窝梁开孔位置、扩高比的建议取值范围。具体的研究内容及结论如下: 对不同扩高比和梁端孔洞位置的单层单跨蜂窝式钢框架结构进行模拟分析,推导出能使梁端塑性铰外移的蜂窝梁第一个孔洞位置设计公式;通过对单层单跨和三层两跨的蜂窝式钢框架结构进行抗震性能分析,验证了公式的适用性;分析了满足此公式下蜂窝式钢框架结构的抗震性能,对设计提出了建议。 对单层单跨到三层三跨的蜂窝式钢框架结构进行分析,并通过与实腹钢框架进行延性系数和等效粘滞阻尼系数的对比分析,评价蜂窝式钢框架结构具体的抗震性能;通过框架抗震等级与延性的关系的假设,推导出在不同抗震等级下不同孔洞形状的蜂窝梁扩高比限值。 最后总结了本文的研究成果,得到了相关结论,并提出了蜂窝式钢框架结构需要进一步研究的主要内容。