带填充墙钢框架结构体系的抗震分析

摘要

随着建筑业的发展,钢结构越来越被人们所重视。在建筑钢结构中,钢框架是最为常用的结构体系,以其自身的优点已经在国外被普遍采用,在国内也正迅速发展。钢结构与混凝土结构相比,其本身具有很多的优势。同时,由于住宅建筑使用功能的要求,填充墙成为结构中必不可少的一个组成部分。现阶段钢结构设计中并不直接考虑填充墙对结构整体的影响,而是考虑填充墙的自重荷载并且用周期折减系数这一概念考虑填充墙刚度的影响。
　　近年来,国内外对填充墙框架结构都进行了各项理论研究和模型实验,但是总的来说,对填充墙的研究还是处于初步阶段,仍需要做大量的工作。本文主要展开如下工作:
　　简述了目前国内外钢结构住宅的发展历程和常用的几种结构体系及其各自的特点,阐述了各种填充墙模型的简化,研究方法以及填充墙对钢框架的刚度以及承载力的贡献。介绍了本文使用的有限元分析软件SAP2000中各种分析的方法及原理,包括模态分析、反应谱分析、静力弹塑性分析以及非线性动力时程分析。
　　首先,通过模态分析和反应谱分析,建立三种填充墙模拟模型(有效刚度模型、框架—填充砌体剪力墙模型、等效斜压杆模型),对比分析纯钢框架结构、偏心支撑框架结构、中心支撑框架结构分别在多遇地震作用下,周期、结构水平位移、层间位移角、构件的内力因为填充墙的参与,而产生的影响。
　　其次,建立空框架模型和等效斜压杆模型,通过pushover分析,对比分析钢框架结构在罕遇地震作用下的反应,性能点、弹塑性水平位移、弹塑性层间位移角、构件内力以及塑性铰的发展情况,因为填充墙的参与,而产生的影响。并且针对填充墙竖向布置不规则的情况,进行了相应的对比分析。
　　最后,建立一榀框架的空框架模型和等效斜压杆模型,通过非线性动力时程分析,对比分析钢框架结构在罕遇地震作用下的反应。并且针对填充墙竖向布置不规则的情况,进行了相应的对比分析。

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第一章 绪论

1.1 引言

1.2 钢框架结构的发展历程及形式特点

1.3 钢结构住宅的发展现状

1.4 填充墙与钢框架结构之间的协同作用

1.5 钢框架-填充墙性能的研究状况

第二章 SAP2000中地震作用分析方法

2.1 模态分析法

2.2 反应谱分析

2.3 Pushover分析

第三章 静力弹性分析

3.1 引言

3.2 算例模型设计

3.3 填充墙模拟

3.4 不同分析模型纯钢框架结构之间的地震反应对比

3.5 不同分析模型钢框架支撑结构之间的地震反应对比

3.6 本章结论

第四章 静力弹塑性分析

4.1 引言

4.2 算例模型设计

4.3 塑性铰的添加

4.4 荷载模式和分析工况

4.5分析结果对比

4.6 底部不设墙模型对比

4.7 本章结论

第五章 动力弹塑性分析

5.1 模型设计及塑性铰的添加

5.2 时程函数的定义及时称工况的定义

5.3 EL CENTRO波作用下的动力弹塑性分析

5.4 唐山波作用下的动力弹塑性分析

5.5 兰州波作用下的动力弹塑性分析

5.6 底部不设墙模型对比

5.7 本章结论

第六章 结论和展望

6.1 结论

6.2 展望

参考文献