多层冷弯薄壁型钢住宅结构体系抗震性能研究

摘要

冷弯薄壁型钢结构具有绿色环保、施工便捷、抗震性能好等诸多优点，在国家提倡大力发展绿色建筑和装配式住宅的背景下，已经广泛应用于别墅、住宅以及灾区重建中。当今很多研究针对该结构的单个构件，对于结构整体的受力性能研究还不够深入，没形成一套成熟的理论。目前该种结构体系大都建为两层或三层，对于四层、五层、六层的结构应用很少。由于结构高度的增加，使得结构的受力变形更加复杂，从而给结构造成破坏。墙体是冷弯薄壁型钢结构中一种重要的抗剪构件，合理的墙体支撑形式可以有效增加结构的刚度，控制结构的变形。本文将结合国内外冷弯薄壁型钢结构的研究现状，利用大型有限元软件SAP2000建立三种不同形式的墙体支撑模型，比较不同模型抗震性能的优劣。然后采用一种合理墙体支撑形式，分别建立四～六层的冷弯薄壁型钢结构模型，研究不同地震作用下的结构反应，主要内容和结论如下:
　　本文对三层无支撑墙体模型、单斜杆支撑墙体模型、人字支撑墙体模型、X形支撑墙体模型进行了动力性能分析，得到了动力性能的基本参数，研究表明:不同形式支撑的墙体对结构自振周期、振型有一定影响，其中X形支撑墙体可以有效降低结构的自振周期，提高结构的刚度，X形支撑墙体相对单杆支撑墙体其结构周期可减少14.7％。
　　基于三种墙体支撑模型整体性能良好的情况下，对三种模型进行8度、9度多遇地震分析，研究不同支撑形式的墙体对结构顶层位移、层间位移角等指标的影响，比较各种墙体支撑抗震性能的优劣，结果表明:三种模型都能满足抗震要求，其中X形支撑墙体能有效较改善结构受力，降低结构的顶层最大位移和层间位移角，减少结构的变形，适合作为更高结构高度的墙体支撑方式。
　　采用X形支撑墙体建立四～六层冷弯薄壁型钢结构模型，进行动力性能分析，结果表明:在该种墙体支撑下，结构整体性能良好，自振周期可以满足要求，随着结构高度增加，周期变大，六层结构自振周期比四层增加36.7％。对三种模型进行8度多遇地震分析，结果表明:在合理选择墙体的基础上，结构受力性能合理，整体性良好，当结构建到六层的时候，可以满足8度多遇地震的抗震要求。

目录

摘要

1 绪论

1．1 选题的背景和意义

1．2 冷弯薄壁型钢住宅发展概况

1．2．1 冷弯薄壁型钢结构的特点

1．2．2 冷弯薄壁型钢结构的发展概况

1．3 冷弯薄壁型钢住宅的研究现状

1．3．1 国外研究现状

1．3．2 国内研究现状

1．4 本文的研究内容和方法

2 多层冷弯薄壁型钢结构建模分析

2．1 概述

2．2 冷弯薄壁型钢住宅结构体系组成

2．2．1 屋盖系统

2．2．2 墙体系统

2．2．3 楼盖系统

2．3 抗震分析方法

2．3．1 结构动力特性

2．3．2 反应谱法

2．3．3 时程分析法

2．3．4 结构抗震性能及设计

2．4 本章小结

3 冷弯薄壁型钢结构动力性能分析

3．1 模型的建立

3．1．2 结构模型的建立

3．2 墙体支撑方案的确定

3．3 不同结构方案的动力特性分析

3．4 本章小结

4 不同形式墙体支撑结构抗震性能分析

4．1 反应谱分析

4．1．1 反应谱分析中参数设置

4．1．2 反应谱分析结果

4．2 时程分析

4．2．1 地震波的选取

4．2．2 时程分析结果

4．3 本章小结

5 多层冷弯薄壁型钢结构抗震性能分析

5．1 模型的建立

5．2 反应谱分析

5．3 时程分析

5．4 本章小结

6 结论与展望

6．1 结论

6．2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文

致谢

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