【摘 要】
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泡沫金属材料具有很好地吸能减震作用,其密度相对较低,是一种新型的泡沫材料,已经广泛应用于航天、航空、汽车等方面,同时在建筑工程方面的应用也有着很大的发展趋势。把泡沫铝作为填充材料组成内填泡沫铝钢管组合柱,用于轻钢框架结构,将丰富现有轻钢框架结构的结构类型,也是对组合结构抗震研究的补充和完善。本文主要通过Abaqus有限元软件进行数值模拟,研究泡沫铝内填方钢管柱轻钢框架结构的抗震性能,除此之外对影响
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泡沫金属材料具有很好地吸能减震作用,其密度相对较低,是一种新型的泡沫材料,已经广泛应用于航天、航空、汽车等方面,同时在建筑工程方面的应用也有着很大的发展趋势。把泡沫铝作为填充材料组成内填泡沫铝钢管组合柱,用于轻钢框架结构,将丰富现有轻钢框架结构的结构类型,也是对组合结构抗震研究的补充和完善。本文主要通过Abaqus有限元软件进行数值模拟,研究泡沫铝内填方钢管柱轻钢框架结构的抗震性能,除此之外对影响轻钢框架结构抗震性能的不同参数进行分析,并利用有限元软件分析多层泡沫铝内填方钢管柱轻钢框架结构的抗震性能,为泡沫铝应用于轻钢框架结构的实际工程提供参考。论文主要研究工作及成果如下:（1）通过有限元软件建立泡沫铝内填方钢管构件有限元模型,与现有试验结果的比较,结果表明:有限元模拟的骨架曲线与试验结果吻合较好,验证有限元数值模拟可行性;在此基础上建立单层单跨的泡沫铝内填方钢管柱轻钢框架与纯钢管轻钢框架模型,对比分析两者的抗震性能,结果表明:泡沫铝填充方钢管柱轻钢框架的承载能力高于纯方钢管柱轻钢框架。同时将单层单跨的泡沫铝内填方钢管柱轻钢框架有限元模型作为基本型结构用于参数化分析。（2）依据基本型结构使用Abaqus有限元软件进行数值模拟分析,把内部填充泡沫铝的框架柱作为研究的重点,分析轴压比、梁柱线刚度比、泡沫铝孔隙率、宽厚比以及剪跨比对泡沫铝内填方钢管柱轻钢框架抗震性能的影响,结果表明:轴压比n=0.24和n=0.35时有着良好的滞回性能、承载能力以及延性,但耗能能力和刚度随着轴压比的增大而有所降低;结构的抗震性能受梁柱线刚度比的影响不大;增大方钢管柱的壁厚,能够有效地提升整体框架的抗震性能;在耗能能力方面,孔隙率高能够发挥优异的耗能作用;剪跨比较低时,其滞回性能、耗能能力、承载力、延性均非常好。（3）通过Abaqus有限元软件对多层纯方钢管轻钢框架与泡沫铝内填方钢管柱轻钢框架进行数值模拟,分析在同等地震力作用下的滞回性能、耗能能力、承载力与刚度退化,结果表明:泡沫铝内填方钢管柱轻钢框架的承载力总高于纯方钢管柱轻钢框架;泡沫铝填充方钢管柱后,整体轻钢框架的耗能效率以及耗能能力均有所提升;泡沫铝填充框架柱中能够有效地提升整体轻钢框架的承载能力;泡沫铝填充之后结构抵抗水平荷载的能力有所增加。
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