發(fā)布時(shí)間：2020-06-19 10:25

【摘要】：鋼框架-鋼板剪力墻結(jié)構(gòu)憑借其輕質(zhì)、高強(qiáng)、延性好等特點(diǎn),廣泛應(yīng)用于高層建筑中。但平鋼板的面外剛度較小,在地震作用下易發(fā)生面外屈曲,造成剛度退化和承載力降低,不利于抗震。本文從兩個(gè)方面對(duì)其進(jìn)行改進(jìn):選用面外剛度更大的波紋鋼板代替平鋼板,抑制鋼板的局部屈曲;引入軟鋼阻尼器,提高結(jié)構(gòu)減震耗能的能力,從而提出了鋼框架-新型阻尼耗能波紋鋼板剪力墻體系(DCSW)。目前國內(nèi)外學(xué)者已對(duì)波紋鋼板剪力墻和軟鋼阻尼器進(jìn)行了一系列研究,但將兩構(gòu)件同時(shí)應(yīng)用于鋼框架結(jié)構(gòu)中的研究成果較少,對(duì)于DCSW這一新型鋼框剪結(jié)構(gòu)的承載力、延性、抗震性能的研究較匱乏,所以,開展DCSW結(jié)構(gòu)的抗震性能研究具有重大的現(xiàn)實(shí)意義。本課題為探究波紋鋼板墻和軟鋼阻尼器對(duì)結(jié)構(gòu)抗震性能的影響,按照構(gòu)件的不同設(shè)計(jì)了6種鋼框剪結(jié)構(gòu),并建立了6榀有限元分析模型,利用ABAQUS有限元分析軟件對(duì)模型進(jìn)行一系列加載模擬。由6榀模型的單調(diào)靜力推覆加載可知:波紋鋼板剪力墻的抗側(cè)性能優(yōu)異,波紋鋼板框剪體系比平鋼板框剪體系的極限承載力最大可提高約23%,延性系數(shù)提高42%;但波紋鋼板的放置方向(橫波、豎波)對(duì)結(jié)構(gòu)的抗側(cè)性能影響較小。軟鋼阻尼器的引入可提高結(jié)構(gòu)的抗側(cè)性能,其中對(duì)延性和承載力的提升最高可達(dá)14.1%和6%。由6榀模型的低周反復(fù)加載模擬結(jié)果可知:采用波紋鋼板作為內(nèi)嵌墻體,結(jié)構(gòu)的滯回曲線飽滿,耗能能力較強(qiáng),且鋼板的面外變形較小,抗震能力優(yōu)于平鋼板剪力墻體系;本文設(shè)計(jì)的軟鋼阻尼器具有優(yōu)異的滯回性能,且屈服位移較小,能夠在主體結(jié)構(gòu)進(jìn)入屈服之前進(jìn)行耗能,達(dá)到保護(hù)構(gòu)件的目的,安裝軟鋼阻尼器后,結(jié)構(gòu)的滯回性能和極限承載力均有提升。為探究波紋鋼板和軟鋼阻尼器的幾何尺寸對(duì)結(jié)構(gòu)抗側(cè)性能的影響,對(duì)D-VCSW結(jié)構(gòu)進(jìn)行了變參數(shù)單調(diào)靜力推覆加載分析,模擬結(jié)果表明:適當(dāng)增加波紋鋼板的板厚可提高結(jié)構(gòu)的抗側(cè)能力,但板厚不宜過大,對(duì)于D-VCSW結(jié)構(gòu),波紋鋼板的高厚比宜控制在450-550;波紋鋼板的波長和波幅也會(huì)影響結(jié)構(gòu)的抗側(cè)性能,其中波折長度和波長的比值應(yīng)控制在1.15-1.4;軟鋼阻尼器腹板的開孔率和腹板厚度也會(huì)影響結(jié)構(gòu)的抗側(cè)性能,降低開孔率、增加腹板厚度,軟鋼阻尼器的阻尼增強(qiáng),結(jié)構(gòu)的抗側(cè)能力隨之提升,開孔率降至15%時(shí)抗側(cè)性能最佳。本課題對(duì)鋼框架-新型阻尼耗能波紋鋼板剪力墻體系的抗側(cè)性能和抗震性能進(jìn)行分析,是對(duì)當(dāng)前鋼框架-鋼板剪力墻的補(bǔ)充,為指導(dǎo)工程設(shè)計(jì)提供了理論參考,也為抗側(cè)力體系進(jìn)一步的研究奠定了基礎(chǔ)。
【學(xué)位授予單位】：濟(jì)南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TU398.2;TU352.11
【圖文】：

側(cè)力構(gòu)件的相關(guān)研究[25-26]表明：采用鋼板剪的方式避免鋼板剪力墻的過早屈曲及提高其波紋鋼板剪力墻體系設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，歸納出在增強(qiáng)鋼板剪力墻研究領(lǐng)的方法，通過外界手段來提高墻體的抗側(cè)墻體外包混凝土板、墻體外貼敷纖維增強(qiáng)材”的方法，通過附加減震耗能裝置來消耗地”的策略，將上述兩種方法（以硬碰硬+以狀，采用天然防屈曲剪力墻：波紋鋼板剪力阻尼器來消耗地震能量，這就形成了一種力墻體系（The New Damping Energy Diss DCSW）見圖 1.2

濟(jì)南大學(xué)碩士學(xué)位論文波紋鋼板剪力墻由平鋼板剪力墻通過改變截面形狀增加面外變形而得到。前期研發(fā)現(xiàn)，通過改變截面幾何形狀，使其具有足夠的強(qiáng)度和面外剛度，可大幅度提高鋼板屈曲臨界荷載，減緩鋼板的屈曲變形，同時(shí)在承載的后半程擁有較好的變形和耗能能力因此波紋鋼板剪力墻是一種經(jīng)濟(jì)、天然的防屈曲鋼板剪力墻。本文選用梯形截面波紋板。軟鋼阻尼器因其在結(jié)構(gòu)減震控制技術(shù)中有效、安全、可靠、經(jīng)濟(jì)等特點(diǎn)被廣泛應(yīng)建筑物的消能構(gòu)件。本項(xiàng)目采用的阻尼器是菱形開孔 T 型軟鋼阻尼器阻尼器，是一種型的金屬阻尼器，通過在 T 型軟鋼的腹板開設(shè)菱形孔制得，利用 T 型軟鋼腹板菱形孔間的鋼板的剪切變形耗能（圖 1.3）。地震時(shí)，由于軟鋼阻尼器具有低屈服點(diǎn)、柔性和延展性較高等特性，阻尼器會(huì)先于梁柱框架等構(gòu)件進(jìn)入塑性狀態(tài)，而這種彈塑性變形性正是消耗地震能量最有效的機(jī)制之一[27]。

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本文編號(hào)：2720666