發(fā)布時(shí)間：2019-09-29 01:13

【摘要】：鋼板剪力墻具有承載力高、延性優(yōu)異、滯回性能穩(wěn)定、施工便捷等優(yōu)點(diǎn),通常用于高層和超高層建筑中。采用方鋼管混凝土柱作為鋼板剪力墻的豎向邊緣構(gòu)件,可將鋼管混凝土與鋼板剪力墻的優(yōu)勢結(jié)合,充分發(fā)揮二者的結(jié)構(gòu)性能。鋼板剪力墻常需為門窗、設(shè)備管道等開設(shè)洞口,滿足建筑功能的需求。開設(shè)洞口對鋼板剪力墻結(jié)構(gòu)的抗震性能和破壞機(jī)制均會(huì)產(chǎn)生一定的影響。本文采用試驗(yàn)研究與理論研究相結(jié)合的方法,對中部開洞、單側(cè)開洞和兩側(cè)開洞三種方鋼管混凝土邊框-開洞鋼板剪力墻的抗震機(jī)理進(jìn)行了研究。主要成果如下：(1)分別進(jìn)行了中部開洞、單側(cè)開洞及兩側(cè)開洞三種開洞形式的方鋼管混凝土框架-開洞鋼板剪力墻結(jié)構(gòu)的低周往復(fù)荷載試驗(yàn),作為比較,還進(jìn)行了一個(gè)方鋼管混凝土框架-未開洞薄鋼板剪力墻結(jié)構(gòu)的低周往復(fù)荷載試驗(yàn),研究了開洞鋼板剪力墻和未開洞薄鋼板剪力墻結(jié)構(gòu)的抗震性能。結(jié)果表明,試驗(yàn)試件具有良好的剛度、承載力和延性。開洞鋼板剪力墻與未開洞薄鋼板剪力墻均能夠充分發(fā)揮鋼板剪力墻的屈曲后強(qiáng)度。開洞鋼板剪力墻與未開洞薄鋼板剪力墻的滯回曲線呈反S型,滯回性能穩(wěn)定,延性較好。試驗(yàn)試件具有理想的破壞模式,在循環(huán)荷載作用下,鋼板剪力墻角部、中部先發(fā)生撕裂,隨后由于柱腳形成塑性鉸導(dǎo)致試件破壞。表明方鋼管混凝土框架-開洞鋼板剪力墻結(jié)構(gòu)是一種良好的雙重抗側(cè)力體系。(2)采用ABAQUS6.10有限元分析軟件對試驗(yàn)?zāi)Ｐ瓦M(jìn)行有限元建模,通過有限元結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果的對比,驗(yàn)證了模型的正確性。利用有限元軟件對開洞鋼板剪力墻的滯回性能、應(yīng)力、變形發(fā)展及破壞機(jī)制進(jìn)行了研究。結(jié)果表明,增大鋼板剪力墻的寬高比或減小寬厚比,均可提高結(jié)構(gòu)的初始剛度、承載力和耗能能力。軸壓比對鋼板剪力墻結(jié)構(gòu)的初始剛度影響較小,增大軸壓比將降低結(jié)構(gòu)的承載力和耗能能力。鋼板剪力墻的開洞率越大,結(jié)構(gòu)的承載力越低,隨著開洞率的增大,中部開洞鋼板剪力墻的耗能能力降低,側(cè)邊開洞鋼板剪力墻的耗能能力提高。洞口高度比對中部開洞鋼板剪力墻的初始剛度和耗能能力影響較小,增大洞口高度比將降低結(jié)構(gòu)的水平承載力。(3)基于軸力和鋼板剪力墻拉力場作用下豎向邊緣構(gòu)件的撓度微分方程,得到了考慮豎向邊緣構(gòu)件變形影響的鋼板剪力墻承載力公式。計(jì)算結(jié)果表明,豎向邊緣構(gòu)件抗彎剛度對鋼板剪力墻性能影響較大,軸力對鋼板剪力墻性能影響很小。在工程應(yīng)用中可忽略豎向邊緣構(gòu)件的軸力對鋼板剪力墻承載能力的影響。國內(nèi)外的研究成果中尚未提出充分發(fā)揮拉力場作用所需的鋼管混凝土豎向邊緣構(gòu)件的剛度限值計(jì)算公式,根據(jù)豎向邊緣構(gòu)件柔度系數(shù)對鋼板剪力墻承載力的影響,提出了方鋼管混凝土柱作為開洞鋼板剪力墻豎向邊緣構(gòu)件時(shí)的剛度限值。方鋼管混凝土豎向邊緣構(gòu)件滿足該公式要求時(shí),開洞鋼板剪力墻的抗震性能可得到充分發(fā)揮,減小P-δ效應(yīng)對豎向邊緣構(gòu)件的不利影響,避免豎向邊緣構(gòu)件中部形成塑性鉸。(4)為確保鋼板剪力墻屈曲后性能的充分發(fā)揮,開洞鋼板剪力墻的洞口邊緣應(yīng)設(shè)置加勁肋。對三種不同開洞形式鋼板剪力墻的彈性屈曲性能、抗剪性能和滯回性能進(jìn)行了數(shù)值分析。當(dāng)寬度較大或高度較小時(shí),較小的加勁肋剛度即可顯著提高鋼板剪力墻的屈曲荷載。在不同鋼板厚度條件下,加勁肋剛度對屈曲荷載的影響呈相同的趨勢。設(shè)置加勁肋可提高鋼板剪力墻的剛度、承載力和滯回性能。加勁肋達(dá)到一定的剛度后,對鋼板剪力墻性能的提高作用減弱。利用本文加勁肋內(nèi)力計(jì)算公式可進(jìn)行洞口加勁肋承載力驗(yàn)算,計(jì)算結(jié)果偏安全。
【圖文】：

邐西安建筑科技大學(xué)博古學(xué)位論文邐逡逑１緒論逡逑１．１研究背景及意義逡逑水平荷載作用下，結(jié)構(gòu)頂點(diǎn)的水平位移與結(jié)構(gòu)氋度的四次方呈比例增加，送逡逑就要求氋層建筑需要較大的側(cè)向剛度，，使水平荷載作用下的層間位移在規(guī)范規(guī)定逡逑的范圍之內(nèi)。為實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，高層建筑結(jié)構(gòu)體系出現(xiàn)了剪力墻結(jié)構(gòu)、框架－剪為逡逑墻結(jié)構(gòu)、框架－核屯、筒結(jié)構(gòu)和筒中筒結(jié)構(gòu)等。其中，框架－剪力墻結(jié)構(gòu)在已建成的逡逑高層建筑中應(yīng)用較為廣泛，框架－剪力墻結(jié)構(gòu)中的框架可Ｗ為泥凝±框架、鋼結(jié)構(gòu)逡逑框架、鋼管混凝王框架、型鋼}U凝止框架等，剪力墻可Ｗ為混凝止剪力墻、鋼板逡逑組。１．１工－。逡逑

邐西安建筑科技大學(xué)博古學(xué)位論文邐逡逑后強(qiáng)度可Ｗ顯著降低用鋼量，提氋其經(jīng)濟(jì)效益。然而，欲充分發(fā)揮薄鋼板墻的屈逡逑曲后性能，薄鋼板墻的邊框必須具有足夠的強(qiáng)度和即度，承擔(dān)薄鋼板墻屈曲后逡逑拉力場產(chǎn)生的巨大橫向拉力，為其提供有效的邊界約束［ｗ］。逡逑
【學(xué)位授予單位】：西安建筑科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：TU398.9

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本文編號(hào)：2543587