半刚性框架-密肋防屈曲钢板剪力墙结构抗震性能研究

来源 :西安建筑科技大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:miclleg
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
半刚性框架—密肋防屈曲钢板剪力墙结构融合了半刚性框架和加劲薄钢板剪力墙结构的优势,是一种双重设防的抗震结构体系,也是一种适应装配式建筑施工要求的新型结构体系。薄钢板剪力墙具有屈曲时噪声大、滞回曲线捏缩严重等缺陷,因此,设置加劲肋是改善其力学性能的重要手段。但是,焊接导致薄钢板和加劲肋产生显著的缺陷,无法充分发挥薄钢板剪力墙塑性耗能的优势。传统的栓焊型钢框架结构节点区同样存在焊接缺陷,也无法满足装配式钢结构施工的要求。因此,论文以正交互嵌的钢板、穿芯螺栓和圆钢管组成薄钢板剪力墙的防屈曲约束体系以取代焊接加劲肋,不仅可避免焊接对钢板墙和加劲肋造成的损伤,也便于现场安装剪力墙;半刚性节点同样具有连接方便以及能避免焊接缺陷的优势。因此,将两种结构体系相结合,可控制结构整体的耗能和延性,从而提高结构的抗震性能,在高烈度地震区具有良好的应用前景。本文通过振动台试验,对半刚性框架—密肋防屈曲钢板剪力墙结构的破坏模式、耗能机理、密肋防屈曲构造以及结构的位移反应、加速度反应进行了系统的研究。通过数值分析手段,对结构体系进行了参数化分析,探讨了薄钢板剪力墙的参数对结构位移和剪力墙应力的影响。对简化分析模型进行验证和比较,探讨了简化分析模型的计算精度。论文的主要内容和成果如下:(1)完成了一栋半刚性框架—密肋防屈曲钢板剪力墙结构的振动台试验研究,缩尺比例为1:3,试验中逐次输入El-Centro波、Taft波和人工波,输入地震波的峰值加速度最大达到992gal(9度罕遇地震),共完成33个工况。试验观察到密肋防屈曲钢板剪力墙未出现平面外失稳现象;半刚性框架和连接节点未发生破坏现象。剪力墙的破坏位置出现在第1层和第2层处,第3层和第4层的剪力墙塑性变形并不明显;钢板剪力墙的破坏模式为小区格内钢板出现反复鼓曲变形且最终形成有规律的“X”形残余变形。试验验证了由钢板、穿芯螺栓和圆钢管组成的防屈曲约束体系具备足够的刚度和强度,能有效约束钢板剪力墙的平面外变形。(2)半刚性框架—密肋防屈曲钢板剪力墙具有较大的抗侧刚度。结构遭遇8度多遇地震时,结构的最大层间位移角仅为1/507;遭遇8度罕遇地震时,最大层间位移角仅为1/116。直至遭遇9度罕遇地震,最大层间位移角仅为1/91。试验验证了这种半刚性-密肋防屈曲钢板剪力墙具有较大的刚度和刚度储备。试验发现,地震波的频谱特性对结构变形能力具有一定的影响,在相同峰值加速度激励下,结构地震反应并不相同,试验中以El-Centro波激励影响比较显著。(3)密肋防屈曲钢板剪力墙具有较好的耗能作用。当8度设防地震激励下,墙板由剪切受力机制逐渐转化至拉力带机制并形成稳定的塑性耗能作用;试验中墙板出现明显的塑性破坏;但边缘构件未出现塑性破坏现象。这表明密肋防屈曲钢板剪力墙充分发挥“第一道防线”的作用。(4)创建精细化的数值分析模型,以S4壳单元模拟剪力墙、防屈曲钢板、边缘构件和其它构件,以Hinge模拟梁和柱之间的相对转动,将数值分析与试验结果进行对比,验证了精细化模型的准确性。通过对该数值分析模型进行研究,揭示了钢板剪力墙的破坏历程、应力状态、边缘构件的变形特征以及防屈曲装置的变形和应力状态;通过对剪力墙及其它构件所承担基底剪力的对比和分析,验证了剪力墙和边缘构件对结构抗震能力的贡献作用。(5)通过创建半刚性框架—密肋防屈曲钢板剪力墙的简化分析模型,研究了以SM模型(等效拉杆模型)、TSM模型(三拉杆模型)和CSM模型(混合杆模型)模拟密肋防屈曲低屈服点钢板剪力墙对分析精度的影响。通过与试验结果的对比,提出SM模型、TSM模型和CSM在工程应用中存在误差,并对原因进行了探讨;另外,提出SM模型工程应用的范围。(6)提出半刚性框架—密肋防屈曲钢板剪力墙的设计方法,并以兰州新区装配式钢结构保障房项目6#号楼为工程案例,探讨半刚性—密肋防屈曲钢板剪力墙的设计方法,并对结构进行了抗震性能的分析,对施工过程中的问题进行了总结,为半刚性框架—密肋防屈曲钢板剪力墙结构在实际工程中的应用提供了经验和参考。采用IDA分析法对结构进行分析,建立地震动峰值加速度PGA和结构的层间位移角θ的关系曲线,验证了结构具有良好的抗震性能;根据结构易损性曲线,研究了结构在不同等级地震作用下结构发生破坏的概率,研究结果表明,半刚性框架—密肋防屈曲钢板剪力墙结构具有良好的抗震性能,结构出现倒塌的概率较低。
其他文献
近年来,在政府一系列政策的扶持下,我国的文化产业高速发展,所提供的产品以及服务质量都有明显提升。为了使文化传媒企业在经营管理以及融资方面有更具针对性的依据,这就需要评估人员在对企业价值进行评估时,采取更加有效的方式,采用更加合理的评估模型,也需要提升评估人员各方面的能力。在梳理相关文献的过程中发现:传统评估方法如市场法、成本法、收益法在进行文化传媒企业价值评估时都存在问题。而EVA价值评估方法,是
流体力学方程主要由Navier-Stokes方程刻画,如果再考虑磁场对流体的影响,则主要由磁流体(MHD)方程刻画.流体力学方程主要描述了在一定区域内,作用于流体上力的动态平衡现象,
项目管理的概念已经深入各个行业,在资源有限,竞争激烈的大背景下,企业要通过转变组织结构类型来实施项目化管理,提升整体竞争力。本文通过对几种项目组织结构的认识来探讨设
管道漏磁检测及其缺陷漏磁场的仿真技术研究具有十分重要的意义。在对各种漏磁场计算方法进行比较之后,选择了有限元法作为主要研究工具。叙述了漏磁检测的基本原理,介绍了漏磁
企业组织结构对企业的发展起到决定性的作用,项目组织管理结构设计对工程项目的稳定性有很大的影响。所以建筑企业对工程内部项目管理组织结构设计很重视。本文就建筑工程项
随着国家清洁能源政策的推进及我国经济持续、快速发展,特别是石油化工、能源、电力、冶金、城市建设的发展,人民生活水平的提高,社会对天然气的需求迅速增加,随着“西气东输
蛋白激酶是一类能使其他蛋白质磷酸化的酶。在植物中,蛋白激酶几乎参与植物生命周期中一切生理调节过程。渗透胁迫是植物生长发育过程中常见的非生物胁迫,植物对渗透胁迫耐受
青春期是孩子社会化的关键时期,对他们进行性健康教育是学校德育应尽之责。在课题引领下,立足高中生物课堂的性健康教育,可以通过如下路径开展:依托课题研究,提升教育理念;分
为寻求三农问题解决的政策支持,利用单位根平稳性和协整检验的理论,研究财政农业投入与江西农民收入的关系。实证分析表明,财政用于农业的支出是江西农民人均纯收入的格兰杰
借鉴产业评价的研究结果,论文尝试采用综合评价方法对我国医疗服务业的发展情况作出评价。首先,在综述国内外研究成果和理论研究的基础上,对产业高质量发展和综合评价方法学