半刚接钢框架—带支撑钢板剪力墙抗震性能研究

摘要

钢框架—钢板剪力墙体系由框架梁、框架柱、钢板剪力墙构成。钢板剪力墙与框架梁柱共同抵抗水平荷载，其中钢板剪力墙充当主要抗侧力构件；在高层框架-钢板剪力墙结构体系中，连续的钢板剪力墙视为腹板，平面内刚度很大，具有很高的初始刚度，随着水平荷载（水平侧移）增大，内填钢板逐渐形成拉力带（较大的薄膜拉力），提高了结构抗侧移刚度以及承载力等。
　　在实际工程中，作为钢板剪力墙的钢板比较厚，即浪费材料又增大了结构自重。为了结构设计既经济合理又能获得良好的性能，本文提出了半刚接-带支撑钢板剪力墙结构体系，此类结构薄板和支撑协同作用好，当荷载不大时支撑能为薄板提供有效的平面外约束，提高了初始刚度，当荷载继续较大时，薄板逐渐形成多条斜向拉力带，为支撑提供有效的平面外约束；通过前后薄板和支撑之间的协同作用，使得这种结构体系具有很好的静动力性能。
　　基于半刚接-带支撑钢板剪力墙结构体系，本文应用ANSYS有限元软件对结构模型进行非线性静力分析以及时程响应分析，完成了以下内容：
　　（1）对半刚接-带支撑钢板剪力墙结构模型进行了变参数有限元非线性静力分析，研究了支撑形式、跨高比、板厚、支撑截面尺寸对结构的刚度、承载力等的影响规律；分析结果表明：‘X’型支撑结构比‘十’型和单斜型支撑结构的刚度和承载力高；当跨高比为4/3时，板的拉力带发育最好；同时，板厚、支撑截面尺寸也是结构受力性能的主要影响参数。
　　（2）对‘X’支撑一跨一层半刚接钢框架-带支撑钢板剪力墙结构施加往复荷载，分析结构的滞回性能；结果表明：结构滞回环比较饱满，耗能性能良好。
　　（3）对三跨九层的‘X’支撑半刚接钢框架-带支撑钢板剪力墙结构体系和半刚接-带支撑框架结构体系进行了时程响应分析，对比分析结果，研究了结构体系的耗能情况。
　　总体而言，带支撑钢板剪力墙是一种有效的抗侧力构件，具有较高的承载力以及良好的延性性能；在地震作用下，半刚接钢框架-带支撑钢板剪力墙这种结构体系相比半刚接钢框架-带支撑剪力墙抗震性能好，耗能性能更好。

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第1章 绪论

1.1课题研究的背景

1.2半刚接钢框架-带支撑钢板剪力墙体系

1.2.1钢板剪力墙的构成及形式

1.2.2半刚接钢框架

1.2.3半刚性框架国内外研究现状

1.2.4钢板墙国内外研究现状

1.3国内外研究现状综述

1.4本文研究工作

第2章 有限元验证

2.1半刚性节点连接

2.2结构的非线性有限元分析介绍

2.3有限元模型建立

2.3.1单元选取

2.3.2材料特性

2.3.3连接模拟

2.3.4边界约束条件

2.3.5求解控制选项

2.4有限元模型验证

2.5本章小结

第3章 非线性静力分析

3.1一跨一层结构静力分析

3.1.1模型介绍

3.1.2支撑形式影响

3.1.3板厚影响

3.1.4支撑截面尺寸影响

3.1.5跨高比大小影响

3.2结构滞回性能

3.3本章总结

第4章 结构体系时程分析

4.1前言

4.2时程分析理论

4.2.1基本假定

4.2.2地震波的选择

4.3动力特性分析

4.3.1结构模态分析

4.3.2构件参数对结构动力特性的影响

4.4时程分析计算

4.4.1结构体系介绍

4.4.2 7度（0.15g）多遇地震分析

4.4.3 7度（0.15g）罕遇地震分析

4.4.4 7度（0.15g）罕遇地震结构各层响应关系

4.5本章总结

参考文献

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