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轻钢住宅结构体系的抗震性能研究

作　者: 刘菁华
导　师: 宗琦
学　校: 安徽理工大学
专　业: 结构工程
关键词: 轻钢结构结构体系动力特性抗震性能有限元法
分类号: TU392.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
下　载: 82次
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内容摘要

近年,我国正积极向低能耗、低排放的“绿色”住宅产业体系转型。据统计,住宅能耗占了全国总能耗的20%左右,且传统的作业方法给环境带来了巨大的污染。随着人们对住宅要求的提高和国家政策的倡导,轻钢住宅以它诸多的优点渐渐被人们关注且应用前景广阔。目前轻钢结构广泛用于低层住宅,但我国对多高层轻钢住宅的结构体系还缺乏深入的研究,尤其是结构的抗震性能。文中首先结合文献资料,对轻钢结构的特点、国内外研究现状和结构体系进行了简要地介绍,随后阐述了钢结构的设计原则、在地震中的破坏原因及抗震设计方法。本文选用AAA级住宅套型,利用PKPM和口ANSYS两种软件对6层和10层住宅进行建模分析,在模型设计中分别采用纯框架结构、框架—支撑结构和框架—核心筒结构。通过模态分析、8度区多遇地震下的反应谱分析和8度区多遇、罕遇地震下的时程分析,得到三种结构体系的用钢量、自振周期、各层质心位移、层间位移角、多遇地震下底部剪力和罕遇地震下节点位移时程曲线,经过比较分析,总结三种结构形式的安全性能和抗震性能。由分析结果可知,轻钢框架结构的抗震性能最差,利用ANSYS软件对轻钢框架结构与传统的钢筋混凝土框架结构的抗震性能进行比较分析,结果表明轻钢结构的抗震性能优于传统结构,证明推广轻钢住宅是切实可行的。本文通过对轻钢结构抗震性能的研究,为今后轻钢住宅的结构设计提供了参考,对今后进一步的研究提出了建议和需要完善的问题。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-14
1 绪论  14-22
  1.1 研究背景  14-15
  1.2 轻钢结构特点  15-17
  1.3 国外轻钢结构的应用和发展  17-19
  1.4 国内轻钢结构的应用和发展  19-20
  1.5 本文主要研究内容  20-22
2 轻钢住宅的结构体系  22-30
  2.1 主体部分结构体系  22-26
    2.1.1 轻钢龙骨体系  22
    2.1.2 纯钢框架体系  22-23
    2.1.3 钢框架—支撑体系  23-24
    2.1.4 钢框架—剪力墙体系  24
    2.1.5 交错桁架结构体系  24-25
    2.1.6 钢框架—核心筒体系  25-26
  2.2 维护部分结构体系  26-29
    2.2.1 墙体  26-27
    2.2.2 楼板  27-28
    2.2.3 屋顶  28-29
  2.3 本章小结  29-30
3 结构抗震反应分析方法  30-43
  3.1 钢结构分析方法  30-33
    3.1.1 规范中钢结构的分析方法  30-32
    3.1.2 钢结构分析原则  32-33
  3.2 钢结构在地震中的破坏原因  33-34
  3.3 抗震设计基本理论  34-35
    3.3.1 抗震设防要求  34
    3.3.2 抗震设防目标  34-35
  3.4 抗震设计基本方法  35-42
    3.4.1 静力法  35
    3.4.2 反应谱法  35-39
    3.4.3 时程分析法  39-42
  3.5 有限元法介绍  42
  3.6 本章小结  42-43
4 多层轻钢住宅结构体系的地震反应分析  43-65
  4.1 ANSYS软件介绍  43-44
  4.2 工程模型介绍  44-45
  4.3 建模和分析方法  45-49
    4.3.1 建模所需单元  45-46
    4.3.2 分析方法  46-49
  4.4 纯框架结构地震反应分析  49-53
    4.4.1 模型简图  49-50
    4.4.2 模态分析  50-51
    4.4.3 反应谱分析  51-53
  4.5 框架—支撑结构地震反应分析  53-57
    4.5.1 模型简图  53-55
    4.5.2 模态分析  55-56
    4.5.3 反应谱分析  56-57
  4.6 框架—核心筒结构地震反应分析  57-62
    4.6.1 模型简图  57-59
    4.6.2 模态分析  59-60
    4.6.3 反应谱分析  60-62
  4.7 三种结构地震反应分析比较  62-64
    4.7.1 用钢量比较  62
    4.7.2 动力特性比较  62-64
  4.8 本章小结  64-65
5 多层轻钢住宅结构体系的时程分析  65-74
  5.1 地震波的选取  65-67
  5.2 PKPM时程分析结果  67-69
  5.3 ANSYS时程分析计算  69-73
    5.3.1 地震波调整  69
    5.3.2 结果对比与分析  69-73
  5.4 本章小结  73-74
6 小高层轻钢住宅结构体系的地震反应分析  74-83
  6.1 模型介绍  74-77
  6.2 模态分析  77-78
  6.3 反应谱分析  78-79
  6.4 时程分析  79-82
  6.5 本章小结  82-83
7 轻钢住宅与传统住宅抗震性能比较与分析  83-86
  7.1 模型介绍  83-84
  7.2 变形能力和动力性能比较  84-86
8 结论与展望  86-88
参考文献  88-92
致谢  92-93
作者简介  93

轻钢住宅结构体系的抗震性能研究

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