轻钢结构住宅CBF抗震性能分析与试验研究

摘要

随着我国钢结构住宅产业的不断发展，钢框架结构的应用越来越多。但是，轻钢结构的自重较轻、主要截面尺寸较小，致使结构的延性较大，自振周期较长，抗侧刚度较小，强震作用下结构破坏严重。中心支撑框架结构体系作为一种双重抗侧力体系，可以给结构带来较好的抗震效果。为理解和推广这种支撑体系，本文主要进行了以下工作:
　　 (1)本文通过参阅大量国内外相关文献信息，分析了中心支撑钢框架在国内外的发展概况，以及它的工作原理和抗震分析方法;
　　 (2)对白噪声扫描下的钢框架结构加速度反应进行频谱分析，得出了结构的动力特性;对纯框架与中心支撑框架结构，三种地震波作用下结构各层位移和加速度反应进行比较，得出了位移和加速度反应在纯框架与中心支撑框架结构的变化情况;
　　 (3)对纯框架与中心支撑框架结构，利用SAP2000有限元分析软件建立轻钢结构模型。分别对不同布置方案进行结构的抗侧力分析和动力特性分析以及在三种地震波罕遇作用下的顶层位移、层间位移角、顶层加速度、基底剪力等时程分析，综合对比分析，得到了不同轻钢结构布置方案抗震性能的优劣。
　　 通过对纯框架和中心支撑框架结构进行有限元模拟和试验分析，试验及分析结果表明中心支撑框架结构具有良好的减震特性，分析及模拟结果与试验结果相符。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 轻钢结构体系发展

1．1．1 轻钢结构住宅概念

1．1．2 轻钢结构住宅特点

1．1．3 轻钢结构住宅优势

1．1．4 轻钢结构体系在国外的发展现状

1．1．5 轻钢结构体系在国内的发展现状

1．2 轻钢结构中心支撑框架研究现状

1．2．1 中心支撑框架概念

1．2．2 中心支撑框架的分类

1．2．3 中心支撑框架在国外的发展现状

1．2．4 中心支撑框架在国内的发展现状

1．3 中心支撑框架设计原理

1．3．1 中心支撑框架的设计原则

1．3．2 中心支撑钢框架的抗震设计

1．3．3 中心支撑框架构件的抗震承载力验算

1．3．4 中心支撑框架的抗震措施

1．3．5 中心支撑框架设计存在的问题

1．4 本文的主要研究内容及方法

第2章 轻钢结构抗震设计分析理论

2．1 静力发展阶段和底部剪力法

2．2 反应谱理论阶段和阵型分解法

2．3 动态分析阶段和时程分析法

2．4 抗震设计理论的新发展

2．5 本章小结

第3章 轻钢结构模型振动台试验方案

3．1 模型相似关系和模型设计理论

3．1．1 模型试验原则

3．1．2 相似法则基本理论

3．1．3 模型几何尺寸的确定

3．1．4 模型材料的选择

3．2 试验内容和目的

3．3 原型轻钢结构设计资料

3．4 振动台试验模型相似设计

3．4．1 质量相似系数

3．4．2 输入加速度相似系数

3．4．3 测点的布置

3．4．4 试验用地震波形选择

3．4．5 试验步骤

3．5 本章小结

第4章 钢框架模型结构动力反应分析

4．1 结构动力分析

4．1．1 结构动力学的研究内容

4．1．2 结构动力学的研究任务

4．1．3 结构动力体系

4．1．4 结构动力体系基本特征

4．2 动力特性分析

4．3 结构试验分析

4．3．1 模型结构动力特性

4．3．2 模型结构加速度反应分析

4．3．3 模型结构位移反应分析

4．4 本章小结

第5章 轻钢结构抗震性能有限元分析

5．1 有限元软件介绍

5．2 模型建立

5．2．1 模型概况

5．2．2 结构布置方案

5．2．3 有限元模型

5．3 抗侧力分析

5．4 结构模态分析

5．5 结构地震响应分析

5．5．1 结构基底剪力

5．5．2 结构顶层最大位移

5．5．3 结构层间位移角

5．6 本章小结

结论与展望

主要结论

研究展望

致谢

参考文献

作者简介

攻读硕士学位期间发表的论文和科研成果