工字形加劲肋带缝钢板剪力墙力学性能研究

摘要

在现代建筑，钢结构已经成为高层及超高层建筑结构的主要结构形式之一。钢结构有几个优点:刚度、强度高，延性好和重量轻。在高层建筑侧向荷载变成最重要的作用因素，垂直重力荷载以退城第二位。所以在高层建筑结构里，抗侧向荷载体系成为重要部分。抗侧力体系不仅决定结构的稳定性，承载性和抵抗地震性能，而且影响着建筑的经济性。所以研究抗侧力体系已经成为一个重要课题。抗侧力体系中，带缝钢板剪力墙作为一种新型的构件，有着良好的延性和耗散地震能量性。带缝钢板剪力墙已被国内外研究比较成熟而已经被应用到实际工程。但是开缝也对钢板墙带来不利影响，钢板墙的平面外刚度被降低，从而影响到钢板墙的稳定性。本文通过研究带缝钢板墙的优缺点，研究各种加劲肋方法，总结提出一个新型抗侧体系，称为工字形加劲肋带缝钢板剪力墙，简称工字形带缝钢板墙。工字形带缝钢板墙的制造为:在钢板上使用激光以一定间距b切割出高h的狭缝，在缝间壁左右两边设置竖向的加劲肋，成为工型柱。缝间壁是工型柱的腹板，加劲肋的钢板为此柱的翼缘。本文对工字形带缝钢板墙的力学性能进行了较深入的研究。在分析过程中，本文利用有限元计算软件-ANSYS做了大量数值分析，总结了工字形带缝钢板墙的稳定性、力学性能以及各种开缝，加劲肋因素对钢板墙的影响规律，并综合出一些参数的可取范围。具体工作如以下几方面:
　　1.工字形带缝钢板墙受力特征理论分析，提出一些基本假定，约束条件，推导出其平面内刚度，弹性阶段极限承载力及最大极限承载力计算公式。并做了三种墙无开缝钢板墙，无加劲肋及工字形带缝钢板墙做了计算对比分析。
　　2.对工字形带缝钢板墙的屈曲特征进行模型有限元计算分析，得出其屈曲特征及屈曲特征值。并和无开缝及未加劲肋带缝钢板墙对比分析，结果工字形带缝钢板墙屈曲特征值被提高2.15倍。
　　3.对工字形带缝钢板墙的滞回性能进行研究分析，并和无开缝及无加劲肋带缝钢板墙对比分析，总结出工字形带缝钢板墙滞回性能的优点，并其最大承载力被提高2倍。
　　4.工字形带缝钢板墙的应力应变分布及塑性变形分布分析，并做一个对比分析得出工字形钢板墙的优点。
　　5.工字形带缝钢板墙的用钢量及经济性分析。
　　6.本文对加劲肋及开缝参数做了计算分析，总结该参数对工字形带缝钢板墙受力特征的影响规律，并推荐这些参数的改选的范围。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 高层钢结构抗水平荷载体系的类型与应用

1．1．1 钢框架结构体系

1．1．2 钢框架支撑体系

1．1．3 筒体体系

1．1．4 巨型结构体系

1．1．5 钢框架-钢板剪力墙

1．2 带缝钢板剪力墙的基本概念及其优缺点

1．2．1 带缝钢板剪力墙的基本概念

1．2．2 带缝钢板剪力墙的优点和缺点

1．2．3 国内外研究现状，应用与目前存在问题

1．3 工字形加劲肋带缝钢板剪力墙的基本概念

1．3．1 工字形加劲肋带缝钢板剪力墙概念的提出

1．3．2 工字形加劲肋钢板剪力墙的基本概念

1．3．3 工字形加劲肋钢板剪力墙优缺点的预见

1．4 本文所作的工作

第二章 工字形加劲肋带缝钢板剪力墙的力学性能

2．1 工字形加劲肋带缝钢板剪力墙的受力特征

2．1．1 周边约束条件和基本假定

2．1．2 工字形加劲肋带缝钢板剪力墙的抗侧移刚度的计算公式

2．1．3 工字形加劲肋带缝钢板剪力墙的抗剪强度的计算公式

2．2 工字形加劲肋带缝钢板剪力墙屈曲特征

2．2．1 钢结构稳定的基本理论

2．2．2 工字形加劲肋带缝钢板剪力墙的屈曲特征

2．3 工字形加劲肋带缝钢板剪力墙的滞回性能

2．3．1 钢板墙的材料性质

2．3．2 有限元单元类型

2．3．3 工字形加劲肋带缝钢板剪力墙的滞回性能分析

2．4 工字形加劲肋带缝钢板剪力墙的应力与应变分布特征

2．5 工字形加劲肋带缝钢板剪力墙的经济性

2．6 本章小结

第三章 工字形加劲肋带缝钢板剪力墙的参数影响分析

3．1 加劲肋对工字形钢板剪力墙弹性稳定性及抗侧承载力的影响

3．1．1 约束能力的评价方法

3．1．2 加劲肋对工字形钢板墙的影响的模型计算与结果分析

3．2 开缝设计参数对工字形加劲肋带缝钢板剪力墙的影响

3．2．1 h／b对工字形加劲肋带缝钢板剪力墙抗侧性能的影响

3．2．2 b／t对工字形加劲肋带缝钢板剪力墙抗侧性能的影响

3．3 本章小结

第四章 结论与展望

4．1 结论

4．2 展望

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

致谢