【摘要】：合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可以為結(jié)構(gòu)抗震提供多道防線。有效利用結(jié)構(gòu)構(gòu)件優(yōu)勢(shì)避免劣勢(shì)至關(guān)重要,鋼板剪力墻以其優(yōu)越的耗能性能及良好的延性,應(yīng)用于抗震要求較高的高層及超高層結(jié)構(gòu)中。其設(shè)計(jì)核心為較大發(fā)揮鋼板屈曲后耗能優(yōu)勢(shì),避免鋼板屈曲所形成的拉力帶對(duì)框架柱的影響,使鋼板發(fā)揮耗能作用,而框架保持線彈性工作。工程中,通過(guò)降低鋼板厚度、鋼板開(kāi)孔等方法來(lái)減小鋼板拉力帶作用,保證框架不會(huì)在鋼板拉力帶作用下過(guò)早屈服。但是,降低鋼板厚度,又會(huì)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)在地震作用下形成較大層間位移角,從而降低了結(jié)構(gòu)的抗震能力。所以,理解鋼板厚度對(duì)于結(jié)構(gòu)抗震性能和破壞機(jī)理的影響是其中的關(guān)鍵。本文建立一系列不同板厚工況進(jìn)行分析,整理統(tǒng)一規(guī)律及不同現(xiàn)象。計(jì)算結(jié)果表明,不同板厚鋼板剪力墻在地震作用下具有共通性的受力演化特征,其失效會(huì)經(jīng)歷鋼板開(kāi)始屈服,形成分散性面外屈曲,形成拉力帶,框架柱形成塑性鉸四個(gè)代表性時(shí)刻。鋼板在開(kāi)始形成分散性面外屈曲時(shí),滯回曲線便開(kāi)始出現(xiàn)捏攏現(xiàn)象。通過(guò)對(duì)等效應(yīng)力的細(xì)致劃分以及不同工況對(duì)比,解釋了鋼板分散性屈服是滯回曲線產(chǎn)生捏攏現(xiàn)象的原因。結(jié)果同樣表明,框架柱所受鋼板反力在四個(gè)代表性時(shí)刻沿柱高分布特征不同,鋼板屈曲形成的拉壓不對(duì)稱的力使框架柱產(chǎn)生塑性鉸,造成結(jié)構(gòu)失效。在正確理解鋼板剪力墻真實(shí)受力、耗能機(jī)理及失效機(jī)理的基礎(chǔ)上,本文展開(kāi)對(duì)不同板厚工況特殊現(xiàn)象分析。結(jié)果表明,雖然較薄鋼板會(huì)在較小層間位移下形成拉力帶耗散地震能量,但是,此時(shí)框架柱會(huì)在較小的層間剪力時(shí)就發(fā)生屈服。同時(shí),雖然厚鋼板屈服需要更大的層間位移,但是鋼板屈服后,相同層間位移下,厚鋼板耗能更多,滯回曲線更為飽滿。隨著板厚的增加,當(dāng)板厚增大到一定程度比如本文的SPSW4工況,框架柱頂端受到鋼板較大的壓力作用,在較小層間位移角下便形成塑性鉸,而此時(shí)鋼板還未形成面外屈曲拉力帶,并未有效發(fā)揮耗能作用。因此,尋求鋼板與柱子剛度之間的的優(yōu)化設(shè)計(jì)是充分發(fā)揮鋼板剪力墻結(jié)構(gòu)優(yōu)點(diǎn)的關(guān)鍵。
【學(xué)位授予單位】：燕山大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TU973.16
【圖文】：

（a）原始鋼板 （b）替代鋼板圖 1-1 等效拉桿模型模型中拉桿截面面積為ststntlhA( cos sin ) （1-1）拉桿傾角為)36011(21tan34IlhAhAltbcc （1-2）式中，t 為鋼板厚度；l，h 分別為內(nèi)嵌鋼板寬度和高度，stn 為等效拉桿數(shù)量， 為拉桿與柱中心軸的夾角，bA 和cA 分別為相連梁和柱的截面積，cI 為相連柱的抗彎剛度，但是該模型忽略了板屈曲前行為。簡(jiǎn)化模型隨后被 Elgaaly[50]、Kulak[51]、Lubell[52]等驗(yàn)證。Driver 等[53]對(duì)簡(jiǎn)化分析模型進(jìn)行了驗(yàn)證，并采用簡(jiǎn)化分

燕山大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文墻幾何模型（圖 2-2(h)）。表 2-1 5 種計(jì)算工況截面尺寸框架截面 高厚比 B H=250 mm 250 mm腹板 T1=7 mm翼緣 T2=11 mmλ=500 λ=350 λ=200 λ=100 ——

圖 2-3 應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系選取與特性觀察框架的細(xì)致應(yīng)力，并且使鋼板與框架結(jié)果在同一界效過(guò)程，本文選用殼 Shell 181 單元模擬框架與鋼板。在hell 181 單元采用平面應(yīng)力單元和板殼彎曲單元疊加展開(kāi)分單元，其厚度在四個(gè)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行定義，本文中并未出現(xiàn)變節(jié)點(diǎn)定義厚度。根據(jù)要求，選擇六種厚度殼單元來(lái)描述，定義 Shell 181(1)-(6)厚度分別為 7 mm,11 mm,3.6 mm,5架梁、柱腹板與翼緣以及不同鋼板厚度。并賦予單元各自1(1)與 Shell 181(2)單元材料特性選擇 Q345 鋼材，Shell 18Q235 鋼材。積分進(jìn)行求解，令 KEYOPT(3)=0，節(jié)約計(jì)算時(shí)間。選擇分析。5 積分點(diǎn)分布于頂、底層 2 個(gè)，其余 3 點(diǎn)在四等分

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2801124