论文题目: 半刚性连接钢框架内填钢筋混凝土剪力墙结构体系的滞回性能及抗震设计对策
论文类型: 博士论文
论文专业: 结构工程
作者: 彭晓彤
导师: 顾强
关键词: 内填钢筋混凝土钢框架,半刚性连接,循环荷载,非线性有限元,滞回性能,抗震设计
文献来源: 西安建筑科技大学
发表年度: 2005
论文摘要: 内填钢筋混凝土剪力墙钢框架(SRCW)结构是一种新型的支撑钢框架结构形式,弥补了传统抗弯钢框架侧向刚度不足的缺点,为采用较为经济的半刚性节点提供了可能,它通过栓钉使钢框架与剪力墙协同工作,使结构拥有良好的抗震性能。目前国内外对SRCW结构的研究属刚起步阶段,对其受力性能和传力机理的认识还远远不足,因此系统研究SRCW结构的滞回性能,提出抗震设计建议具有重要的理论和工程意义。 为了较为真实地了解SRCW结构的滞回性能并为有限元分析提供依据,本文对一榀两层单跨采用半刚性连接的SRCW结构进行了循环加载试验。在试验研究中从整体受力性能、局部受力性能和传力机理三个方面对结构做出分析评价。结果表明:结构具有较高的侧向承载力和强度储备;良好的延性和耗能能力;在设计荷载作用下,栓钉(剪力墙)承担80%～90%的侧向荷载。钢框架承担80%～100%的倾覆弯矩。 在试验结果的基础上,本文首次建立了非线性的有限元模型,对SRCW结构进行了模拟分析,主要考虑了半刚性连接的刚度,栓钉的数量、强度、布置,剪力墙的配筋及暗柱、暗梁的设置,混凝土的强度标号,剪力墙体的厚度,上部荷载作用等6个因素的影响,系统地分析了6个系列22个有限元试件,得出了些有益的结论。最后综合了试验和有限元研究的结果,提出了抗震设计对策和建议。 半刚性连接的SRCW结构的应用前景十分广阔。本文的研究工作为修订国家相关规范,指导工程抗震设计提供了参考依据,也为进一步的研究奠定了基础。
论文目录:
1.绪论
1.1 引言
1.2 SRCW结构的特点
1.3 SRCW结构的研究现状
1.3.1 SRCW结构的试验研究
1.3.2 SRCW结构的理论分析
1.4 本文的研究内容
1.4.1 前人研究的不足之处
1.4.2 本文的研究工作
1.5 文章结构
2.SRCW结构循环加载试验方案
2.1 试件原型结构设计
2.1.1 荷载取值
2.1.2 梁柱截面尺寸的确定
2.1.3 地震作用组合验算
2.2 试件设计
2.2.1 试件尺寸
2.2.2 剪力墙设计
2.2.3 半刚性连接设计
2.2.4 抗剪栓钉的设计
2.3 试验方案
2.3.1 试验目的
2.3.2 试件描述
2.3.3 试验装置
2.3.4 量测方案
2.3.5 加载方案
2.4 材性试验
2.4.1 钢材材性
2.4.2 混凝土材性
2.4.3 钢筋的材性
2.4.3 栓钉的材性
3.SRCW结构循环加载试验研究
3.1 整体性能评价
3.1.1 试验过程描述
3.1.2 强度和刚度
3.1.3 延性、耗能分析
3.2 结构的局部性能分析
3.2.1 框架柱内力分析
3.2.2 中间梁内力分析
3.2.3 半刚性节点性能分析
3.2.4 剪力墙的变形能力
3.2.5 栓钉分析
3.2.6 界面的滑移和分离
3.3 传力机理
3.3.1 侧向力的分配
3.3.2 倾覆弯矩的分配
4.有限元基本理论及程序验证
4.1 有限元方程的建立
4.1.1 钢框架部分的本构模型
4.1.2 钢筋混凝土部分的本构模型和强度准则
4.1.3 几何非线性有限元方程
4.2 有限元模拟
4.2.1 单元选取
4.2.2 模拟过程
4.3 有限元程序验证
4.3.1 美国明尼苏达大学的循环加载试验
4.3.2 本文SRCW结构的循环加载试验
5.SRCW结构滞回性能有限元分析
5.1 有限元模拟试件设计
5.1.1 BASE试件
5.1.2 PR系列试件
5.1.3 SN系列试件
5.1.4 BR系列试件
5.1.5 FC系列试件
5.1.6 WT系列试件
5.1.7 VL系列试件
5.2 有限元计算结果及分析
5.2.1 BASE试件
5.2.2 PR系列试件
5.2.3 SN系列试件
5.2.4 BR系列试件
5.2.5 FC系列试件
5.2.6 WT系列试件
5.2.7 VL系列试件
5.3 本章小结
6.结论和抗震设计建议
6.1 结论
6.2 抗震对策和设计建议
6.3 后继工作
致谢
攻读博士学位期间论文发表及科研情况
发布时间: 2006-07-20
参考文献
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