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ALC墙板对钢框架结构整体受力性能的影响分析

任参  
【摘要】:钢结构建筑具有强度高、自重轻、韧性塑性好、可靠性高以及制造安装机械化程度高、对环境污染较少,节能省地、可循环利用等优良特征,被誉为21世纪的“绿色建筑”。如今,伴随着我国日渐增加的钢产量与逐渐成熟的设计、安装技术,钢结构已在现代化建筑的各个领域中有了极为广泛的应用。虽然我国已为钢结构体系的应用创造了极为有利的发展环境,但与其相关的产业仍要不断完善。围护结构的选用是钢框架结构推广应用的关键技术,但目前,与其共同工作的围护结构并没有实现专业化、大量化、系统化、工业化生产,对带墙板钢框架结构力学性能的了解并不透彻。通过大量实验研究初步发现,墙板对钢框架的刚度及承载力具有提高作用,本文将进一步研究ALC墙板对钢框架结构整体力学特性的影响。首先研究单片ALC墙板对钢框架结构力学特性的影响。选取了两个不同加载制度的试验,对单榀带ALC墙板钢框架试件进行ABAQUS有限元分析,将数值分析得到的结果曲线与试验结果相对比,可知无论是单调荷载作用下还是低周往复荷载作用下精细有限元分析都能较好地模拟试验过程,大部分数值分析结果与试验结果吻合较好。可以利用精细有限元分析研究并掌握ALC墙板对钢框架承载力、刚度、耗能等力学性能的影响,评价其抗震性能。为了研究ALC墙板对钢框架结构整体的影响,选取了一种ALC墙板与钢框架协同工作时墙板的简化力学模型,既等效斜撑模型,并将宏观有限元分析得到的结果曲线与精细有限元分析结果进行对比,验证了等效斜撑模型作为ALC墙板简化计算模型在实际应用中的可行性,以便在后续有限元分析过程中对带墙板钢框架建筑整体建立宏观有限元模型,简化计算。最后将等效斜撑模型应用到实际工程中,建立一栋5层钢框架公寓楼的标准纯钢框架有限元模型、带ALC墙板标准钢框架有限元模型以及带ALC墙板无支撑钢框架有限元模型,对这3种模型进行数值分析,通过对比抗侧分析得到的单调加载荷载-位移曲线,模态分析得到的振型、周期,时程分析得到的顶点位移、层间位移、层间位移角、基底剪力这些参数,得出考虑ALC墙板参与钢框架结构整体抗侧力作用、抗震作用后增大了结构刚度与承载力,提高了结构的抗侧力、抗震性能,且利用墙板等效斜撑简化计算模型代替结构钢支撑后,刚度和承载力仍大于纯钢框架结构。在设计计算时如不考虑ALC墙板与钢框架之间的协同工作,会使结构有限元抗震分析产生误差,无法较准确的模拟出带ALC墙板钢框架结构整体的地震反应。


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