蝴蝶形耗能保险丝抗震性能研究

摘要

蝴蝶形钢板墙作为一种新型耗能抗震结构被提出，通过蝴蝶杆的弯剪耗能、上下矩形带的剪切耗能，在为结构提供耗能的同时提供一定的抗侧刚度。本文对蝴蝶形钢板墙的设计理念和基本原理进行了深入研究，采用有限元软件对其进行参数分析，研究钢板墙的力学性能。目前，对蝴蝶形钢板墙和钢框架的刚度匹配、耗能协调等问题均需要进一步分析。因此，本文对蝴蝶形钢板墙及钢框架-蝴蝶形钢板墙进行了研究，可以为该类结构的设计、工程应用提供参考，本文主要完成了以下工作： （1）采用ABAQUS软件对两组蝴蝶形钢板墙进行精细化分析，并同理论计算公式进行对比，主要对比了钢板墙的整体刚度，理论值与模拟值较为吻合，验证了有限元分析的可靠性和合理性。 （2）基于有限元软件对蝴蝶形钢板墙开孔参数进行分析，研究蝴蝶杆宽厚比、高厚比对钢板墙力学性能和耗能性能的影响。结果表明：随着蝴蝶杆宽厚比减小，耗能性能逐渐增强。且随着蝴蝶杆高厚比越小时，面外屈曲变形减小，滞回曲线趋向饱满，等效黏滞阻尼逐渐增加，承载力和弹性初始刚度都会有不同程度的增加。 （3）根据《建筑抗震设计规范》，通过调整蝴蝶杆宽厚比，可以使钢板墙在弹塑性层间位移角限制2%前充分耗能，位移角2%以后捏缩耗能，并且峰值应力下降，本文提出当b/t为150/8时，从耗能密度和经济性考虑，都可作为最优选择。 （4）对钢框架-蝴蝶形钢板墙结构进行了数值模拟和分析，分析了结构的承载力、抗侧刚度、滞回性能、累积耗能等力学性能。结果表明：蝴蝶形钢板墙能够较好与钢框架协同工作，在为钢框架提供耗能的同时也提供一定的抗侧刚度；随着钢板墙厚度的增加，结构的承载能力和耗能能力都会有不同程度的增加；当框架柱的轴压比增大时，结构的极限承载力会下降。

目录

声明

第一章 绪论

1.1背景及意义

1.2钢框架-钢板剪力墙结构体系

1.3钢板剪力墙的研究现状

1.5带缝钢板剪力墙

1.6目前研究的不足和本文主要研究内容

1.7框架图

第二章 蝴蝶形钢板墙理论研究和有限元验证分析

2.0 引言

2.1 钢板墙的相关试验概况

2.2蝴蝶形钢板墙的理论

2.3 蝴蝶形钢板墙承载力和初始弹性刚度研究

2.4 蝴蝶形钢板墙的有限元验证分析

2.5 本章小结

第三章 蝴蝶形钢板墙的参数有限元分析

3.0 前言

3.1 有限元模型的建立

3.2 蝴蝶形钢板墙数值模拟分析

3.4 不连续布置蝴蝶形钢板墙的钢框架结构参数化有限元分析

3.5 连续布置蝴蝶形钢板墙的钢框架结构

3.6 本章小结

第四章 改进的蝴蝶形钢板墙的参数有限元分析

4.0 引言

4.1 两端加槽钢蝴蝶形钢板墙的数值模拟

4.2两侧加槽钢蝴蝶形钢板墙和蝴蝶形钢板墙的滞回曲线对比

4.3 两侧带方钢管蝴蝶形钢板墙

4.4 单排蝴蝶形钢板墙的滞回性能

4.5 本章小结

第五章 结论与展望

5.0 前言

5.1 主要结论

5.2 展望

参考文献

致谢

作者简历

攻读硕士学位期间发表的论文