钢板剪力墙自复位结构体系的抗震设计方法

摘要

钢板剪力墙自复位结构是一种新型的抗震结构体系，它结合了框架结构和钢板剪力墙的强度和刚度性能，利用了钢板剪力墙的弹塑性耗能性能，和自复位节点的复位特性。为了探讨新的抗震结构体系，在结合了国内外相关研究基础上，分析了自复位框架、预应力钢绞线和用作耗能器的钢板剪力墙的性能，设定了自复位结构的性能目标，提出了钢板剪力墙自复位结构体系的设计方法，并试设计了一个自复位框架结构。利用有限元软件验证了模拟自复位结构方法的适用性，并分析试设计结构在地震作用下的响应。分析结果表明试设计结构能够满足设定的性能目标，证明所提出的新型结构体系设计方法是可行的。本文的详细内容如下:
　　(1)对钢板剪力墙结构、自复位结构和钢板剪力墙自复位结构分别进行性能分析，确定性能目标结构性能化设计目标，如小震下节点不脱开，结构主体保持弹性;中震下只有钢板剪力墙屈服，节点脱开，结构可以复位;大震下结构主体可以少量进入塑性，钢绞线不会断裂。结合我国相关设计提出钢板剪力墙自复位结构的设计方法。依据设计方法试设计一个钢板剪力墙自复位结构。
　　(2)介绍了钢板剪力墙和自复位结构的建模方法，并用有限元软件OpenSees模拟了试验，最后说明用OpenSees软件模拟钢板剪力墙自复位结构的正确性、可行性，为后来评估钢板剪力墙自复位结构的设计方法提供支持。
　　(3)选取倒三角加载模式，评估钢板剪力墙自复位结构体系的各性能是否满足目标要求，证明设计方法的可行性。
　　(4)对设计的结构进行非线性时程分析，选取3条天然波和2条人工波，分别调地震波的峰值为110gal、294gal、510gal，对设计的钢板剪力墙自复位结构进行抗震时程分析。评估钢板剪力墙自复位结构在小震、中震和大震作用下的性能，是否满足结构的目标要求。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 课题背景

1．2 自复位结构体系的概念

1．3 钢板剪力墙体系的研究

1．4 钢板剪力墙自复位结构体系

1．5 新型自复位节点研究现状

1．6 自复位钢框架及结构体系的研究

1．7 钢板剪力墙自复位结构体系设计方法的研究现状

1．8 钢板自复位结构体系设计方法的意义

1．9 前人研究的不足

1．10 论文章节安排

第二章 自复位结构的理论分析和设计方法

2．1 具有自复位功能的框架结构性能

2．1．1 自复位框架结构

2．1．2 自复位结构刚度的计算

2．2 钢板剪力墙的性能

2．2．1 上下连接的钢板剪力墙

2．2．2 钢板剪力墙的刚度计算

2．3 钢板剪力墙自复位结构的性能分析

2．3．1 结构性能分析

2．3．2 力学分析

2．4 钢板剪力墙自复位结构的设计方法

2．4．1 钢板剪力墙自复位结构的性能目标

2．4．2 钢板剪力墙的设计

2．4．3 预应力钢绞线的设计

2．4．4 钢板剪力墙自复位结构的设计步骤

2．5 钢板剪力墙自复位结构的设计实例

2．5．1 钢框架梁柱的选取

2．5．2 钢板剪力墙厚度的计算及边缘加劲肋的确定

2．5．3 预应力钢绞线面积及初始预应力的计算

2．6 本章小结

第三章 有限元模型的验证

3．1 有限元单元的选取

3．2 材料的本构关系

3．2．1 梁、柱材料本构关系

3．2．2 钢板剪力墙的有限元模型及材料本构关系

3．2．3 等效拉杆材料的本构关系

3．3 材钢板剪力墙有限元的模拟验证

3．4 自复位梁柱节点限元模拟验证

第四章 试设计构件的静力非线性评估

4．1 侧向加载模式的选取

4．1．1 均布分布模式

4．1．2 倒三角模式

4．1．3 抛物线分布模式(广义分布模式)

4．1．4 用阵型分解反应谱发得到的分布方式

4．1．5 几种加载模式的对比选取

4．2 钢板剪力墙自复位结构的性能评估

4．2．1 性能目标(2)的性能评估

4．2．2 性能目标(3)的性能评估

4．2．3 性能目标(4)的性能评估

4．2．3 性能目标(5)的性能评估

4．3 本章小结

第五章 试设计构件的时程分析评估

5．1 选取地震波

5．1．1 地震波的选取

5．2 采用时程分析法对自复位结构进行性能评估

5．2．1 多遇地震下的结构性能分析

5．2．2 中震下的结构性能分析

5．2．3 大震下的结构性能分析

5．3 本章小结

第六章 结论与展望

6．1 结论

6．2 展望

参考文献

致谢

作者简历

攻读硕士期间论文发表情况