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钢框架—开洞钢板剪力墙静力和动力性能分析

作　者: 贾欢欢
导　师: 郝进锋
学　校: 东北石油大学
专　业: 结构工程
关键词: 钢框架 开洞钢板剪力墙 屈曲荷载 滞回性能
分类号: TU391
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要


近十几年来，我国的钢产量突飞猛进的增长，据中国钢铁工业协会信息统计部发布的最新数据显示，2011年，我国钢产量达到6.83265亿吨，这将促使我国钢结构住宅的迅猛发展。钢结构住宅是社会经济发展和科技进步在建筑业的产物。钢框架是主要的抗竖向力构件，它的水平承载力较弱，因此可以在钢框架中内嵌刚板剪力墙，钢板剪力墙有着良好的综合效益，它是很好的抗侧力构件，具有良好的弹塑性变形能力，可以在地震中吸收大量的能量。在钢结构住宅体系中，为了方便门窗等洞口的开设，故特此提出了开洞钢板剪力墙结构以更好的满足使用功能的要求。本文针对单跨两层钢框架-开洞钢板剪力墙进行了静力和动力性能研究，主要工作如下：1、利用有限元软件ANSYS来建立钢板剪力墙结构单元的有限元计算模型，钢框架采用梁单元，内填钢板选择壳单元，梁柱刚接，与内填板嵌固，整体下端固定，上端自由。并采用参考文献中的两个试验试件来验证有限元计算模型的正确性。2、对单跨两层钢框架、开洞钢板剪力墙、钢框架-开洞钢板剪力墙单元在不同高宽比、不同高厚比、不同开洞位置、开洞大小下的稳定性分析，并选出各结构在不同参数下的最优值，为工程设计提供依据。3、对单跨两层钢框架-开洞钢板剪力墙结构单元进行滞回性能分析，分析了在不同参数下的耗能能力。绘出不同高厚比、不同开洞位置、开洞大小下的滞回曲线，进行对比分析，并分析了竖向荷载对滞回性能的影响。得到了耗能性能随着参数的变化规律，可以在工程设计中利用所得到的结论。4、对单跨两层钢框架-开洞钢板剪力墙进行了地震响应分析，选取EL Centro、Taft波、人工波进行地震反应时程分析，绘出钢框架-开洞钢板剪力墙中比较有代表性的点（钢板角点、两个洞口的四个角点）位移时程曲线，了解到此结构在地震作用下的最大位移。并对各点时程曲线与所输入地震波时程曲线进行对比，发现了最大位移出现时刻与输入地震波最大加速度时刻的关系。得到不同地震波下的基地剪力时程曲线，并与所输入地震波时程曲线进行对比，发现了最大位移出现时刻与输入地震波最大加速度时刻的关系，为工程设计提供参考。

全文目录


摘要  4-5
ABSTRACT  5-7
创新点摘要  7-8
目录  8-10
第一章 绪论  10-20
  1.1 引言  10-12
  1.2 钢板剪力墙概述  12-14
    1.2.1 钢板剪力墙的形式和构成  12
    1.2.2 钢框架-钢筋混凝土核心筒结构体系  12-13
    1.2.3 钢框架-钢板剪力墙结构体系  13-14
  1.3 钢板剪力墙国内外研究的现状  14-18
    1.3.1 国外研究的现状  14-15
    1.3.2 国内研究的现状  15-18
  1.4 本文的研究方法和研究内容  18-20
    1.4.1 研究方法  18
    1.4.2 研究内容  18-20
第二章 有限元模型建立与验证  20-27
  2.1 ANSYS 有限元软件概述  20-23
    2.1.1 ANSYS 的发展过程  20
    2.1.2 ANSYS 软件的功能  20-21
    2.1.3 ANSYS 软件主要特点  21
    2.1.4 非线性有限元基本理论  21-23
  2.2 有限元模型的建立  23-25
    2.2.1 单元选择  23-24
    2.2.2 有限元模型的建立及约束的施加  24-25
  2.3 有限元模型验证  25-26
    2.3.1 强度验算  25-26
    2.3.2 稳定性验算  26
  2.4 本章小结  26-27
第三章 钢框架-开洞钢板剪力墙的弹性屈曲分析  27-49
  3.1 引言  27
  3.2 钢框架的弹性屈曲分析  27-31
    3.2.1 屈曲荷载  27-28
    3.2.2 四种高宽比下的前三阶屈曲模态  28-31
  3.3 开洞钢板剪力墙的弹性屈曲分析  31-40
    3.3.1 不同开洞位置的屈曲荷载  31-32
    3.3.2 不同开洞大小的屈曲荷载  32-33
    3.3.3 不同开洞大小的屈曲模态  33-40
  3.4 钢框架-开洞钢板剪力墙的弹性屈曲分析  40-48
    3.4.1 不同开洞位置的钢框架-开洞钢板剪力墙屈曲荷载  40-41
    3.4.2 不同开洞位置的钢框架-开洞钢板剪力墙屈曲模态  41-47
    3.4.3 不同开洞大小的屈曲性能研究  47-48
  3.5 本章小结  48-49
第四章 钢框架-开洞钢板剪力墙滞回性能分析  49-54
  4.1 引言  49
  4.2 钢框架-开洞钢板剪力墙的滞回性能分析  49-52
  4.3 不同竖向荷载下的滞回性能分析  52
  4.4 本章小结  52-54
第五章 钢框架-开洞钢板剪力墙时程分析  54-61
  5.1 引言  54
  5.2 地震波选取  54
  5.3 EL-centro 波作用下节点位移及基底剪力  54-56
  5.4 Taft 波作用下节点位移及基底剪力  56-58
  5.5 人工波作用下节点位移及基底剪力  58-60
  5.6 本章小结  60-61
结论与展望  61-63
参考文献  63-66
发表文章目录  66-67
致谢  67-68
详细摘要  68-78

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中图分类: > 工业技术 > 建筑科学 > 建筑结构 > 金属结构 > 钢结构
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