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钢板剪力墙半刚性钢管混凝土框架结构的抗震性能及数值分析

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摘要

第1章 绪论

1.1 研究背景

1.2 钢板剪力墙结构体系

1.2.1 钢板剪力墙结构构成

1.2.2 钢板剪力培结构的优点和分类

1.3 半刚性钢管混凝土研究现状

1.4 钢板剪力墙结构研究现状

1.4.1 平面钢板剪力墙研究现状

1.4.2 非平面钢板剪力墙研究现状

1.4.3 组合钢板剪力墙研究现状

1.5 研究的主要内容

第2章 钢板剪力墙半刚性钢管混凝土框架结构的抗震性能试验

2.1 引言

2.2 试验目的

2.3 试件概况

2.3.1 试件的设计、制作与安装

2.4 试验方案

2.4.1 试验加载方案

2.4.2 数据量测

2.5 材性试验

2.5.1 钢材的材性试验

2.5.2 混凝土材性试验

2.5.3 螺栓的材性

2.6 试验现象

2.6.1 试件CFW1

2.6.2 试件SFW1

2.7 试验结果分析

2.7.1 滞回曲线

2.7.2 骨架曲线

2.7.3 骨架曲线特征点

2.7.4 强度退化

2.7.5 刚度退化

2.7.6 延性系数

2.7.7 耗能能力

2.8 试件CFW1应变分析

2.8.1 整体内力分析

2.8.2 CFW1钢管柱应变分布

2.8.3 CFW1钢梁应变分布

2.8.4 CFW1节点核心区应变分布

2.8.5 CFW1端板应变分布

2.8.6 钢板剪力墙内力分析

2.9 小结

第3章 钢板剪力墙半刚性钢管混凝土框架的数值分析

3.1 引言

3.2 有限元模型

3.2.1 计算模型和基本假定

3.2.2 材料滞回关系模型

3.2.3 单元选取和网格划分

3.2.4 边界条件、加载方式和方程求解

3.2.5 接触处理

3.3 试验验证

3.3.1 文献[73]试验

3.3.2 文献[74]试验

3.3.3 本文试验

3.4 钢板剪力墙半刚性钢管混凝土框架结构的非线性全过程受力分析

3.4.1 标准计算模型的选取

3.4.2 钢板剪力墙平齐端板连接钢管混凝土框架应力发展宏观分析

3.4.3 钢板剪力墙平齐端板连接钢管混凝土框架应力发展微观分析

3.4.4 钢板剪力墙外伸端板连接钢管混凝土框架应力发展宏观分析

3.4.5 钢板剪力墙井伸端扳连接钢管混凝土框架应力发展微观分析

3.5 小结

第4章 两边连接钢板剪力墙半刚性钢管混凝土框架结构滞回性能参数分析

4.1 引言

4.2 标准计算模型

4.3 参数设置

4.4 滞回性能参数分析结果

4.4.1 钢板剪力墙的钢材屈服强度(fy,sw)

4.4.2 钢板剪力墙的高厚比(λsw)

4.4.3 钢板剪力墙的高宽比(βsw)

4.4.4 柱轴压比(n)

4.4.5 粱柱节点形式

4.4.6 钢板剪力墙的加劲板厚度tst

4.5 小结

第5章 四边连接钢板剪力墙半刚性钢管混凝土框架结构滞回性能参数分析

5.1 引言

5.2 标准计算模型

5.3 参数设置

5.4 滞回性能参数分析结果

5.4.1 钢板剪力墙钢材屈服强度(fy,sw)

5.4.2 钢板剪力墙的高厚比(λsw)

5.4.3 钢板剪力墙的高宽比(βsw)

5.4.4 柱轴压比(n)

5.4.5 梁柱节点形式

5.4.6 钢板剪力墙加劲板厚度tst

5.5 滞回性能对比

5.6 小结

第6章 结论与建议

6.1 结论

6.2 建议

参考文献

攻读硕士期间发表的论文

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摘要

钢板剪力墙钢管混凝土框架体系作为抗风、抗震性能优越的新型结构形式,在高层及超高层建筑中具有良好的应用潜力。本文通过试验研究与理论分析,对钢板剪力墙半刚性钢管混凝土框架结构的抗震性能和数值分析进行了研究。主要研究内容如下:
  (1)进行了2榀钢板剪力墙半刚性钢管混凝土框架的水平低周往复加载试验,研究参数为柱截面类型和墙连方式。研究了此类结构的抗震性能和破坏模式,详细分析了滞回曲线、骨架曲线、强度与刚度退化规律、延性和耗能等抗震性能指标。并进行了结构整体内力分析和局部应力分析。
  (2)建立了钢板剪力墙半刚性钢管混凝土框架结构的有限元分析模型,通过试验验证了有限元模型的准确性。对单层单跨钢板剪力墙半刚性钢管混凝土框架结构进行了非线性全过程应力分析,获悉其破坏机理和各部位的应力分布规律。
  (3)建立了低周反复荷载作用下两边连接钢板剪力墙半刚性钢管混凝土框架结构的有限元分析模型,研究了钢板剪力墙的钢材强度、高厚比、高宽比、柱轴压比、梁柱节点形式和加劲板厚度等参数对结构滞回性能和应力分布的影响,并明确了主要影响因素。
  (4)建立了低周反复荷载作用下四边连接钢板剪力墙半刚性钢管混凝土框架结构的有限元分析模型,研究了钢板剪力墙的钢材强度、高厚比、高宽比、柱轴压比、梁柱节点形式和加劲板厚度等参数对结构滞回性能和应力分布的影响,并明确了主要影响因素。
  (5)通过对两边连接和四边连接钢板剪力墙半刚性钢管混凝土框架结构的对比分析,确定不同墙连方式对该结构受力性能的影响。

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