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《西安建筑科技大学》 2011年
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低层冷弯薄壁型钢房屋抗震性能研究

黄智光  
【摘要】:低层冷弯薄壁型钢房屋作为一种新型住宅结构体系在我国已逐渐开始应用,但关于该房屋整体的抗震性能研究资料较少。为研究低层冷弯薄壁型钢房屋的抗震性能,进行了十片1∶1冷弯薄壁型钢墙体试件水平低周反复加载试验、三组自攻螺钉连接抗剪性能试验和一个三层冷弯薄壁型钢房屋足尺模型振动台试验,分别得到了不同构造墙体的屈服荷载、最大荷载、破坏荷载、耗能系数和延性系数等性能指标,不同板材自攻螺钉连接的抗剪承载力以及房屋结构在水平地震作用下的动力特性、地震反应、破坏机理、抗震性能等。 在试验研究的基础上,应用ANSYS程序建立了墙体非线性有限元分析模型,进行了一定参数分析;采用SAP2000程序中多线段塑性Pivot连接单元的滞回规则,进行了墙体恢复力模型及非线性简化分析方法研究;应用SAP2000程序建立了三层房屋结构动力简化分析模型,进行了线性和非线性地震反应分析。墙体试验和非线性有限元分析结果表明:斜撑对提高单柱墙体的抗剪承载力起一定作用,但对双柱墙体的作用很小;按《低层冷弯薄壁型钢房屋建筑技术规程》规定计算开洞墙体的抗剪承载力偏于安全;双柱墙体比单柱墙体的抗剪承载力显著提高;试验时各试件立柱的应变反应普遍较大、横撑次之、斜撑最小;墙面板在接缝处相对滑移较大,工程中应尽量减少墙板接缝,避免横向通缝;有限元模型的墙体骨架曲线与试验曲线的初始刚度和曲线吻合较好;两面覆石膏板双柱墙体比单柱墙体的屈服荷载提高;两面覆石膏板墙体与覆OSB板+石膏板墙体相比,前者抗剪刚度、屈服荷载和最大荷载明显减小。 墙体恢复力模型及非线性简化分析结果表明:墙体的骨架曲线可采用退化四线型模型模拟;双柱墙体Pivot模型参数可取α=10、β=0.1,单柱墙体可取α=10、β=0.15;非线性简化分析得到的滞回曲线的外包络线与试验基本一致,耗能能力相当;简化方法能较好地模拟墙体的强度、刚度退化和捏缩效应。 三层房屋模型振动台试验和动力简化分析结果表明:结构在振动过程中表现为局部破坏,墙体骨架基本完好;9度抗震设防时,多遇地震下结构最大弹性层间侧移角为1/934,罕遇地震下结构最大弹塑性层间侧移角为1/52,满足抗震规范关于抗震变形验算的相关规定;房屋体系的抗侧能力主要来源于墙面板的蒙皮作用和抗拔件的抗倾覆作用;经分析和评估,房屋达到了高烈度地区的抗震设防要求;房屋结构简化计算模型的第1、2阶振型与试验观测一致,频率分别相差11%和2%;简化计算方法能较好地应用于冷弯薄壁型钢房屋的弹性和弹塑性地震反应分析。
【学位授予单位】:西安建筑科技大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:TU392.1;TU352.11

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【引证文献】
中国硕士学位论文全文数据库 前2条
1 李蕾;冷弯薄壁型钢组合墙体—钢框架体系滞回性能研究[D];西安建筑科技大学;2012年
2 罗浩;高强冷弯薄壁型钢桁架梁楼盖体系受力性能分析[D];武汉理工大学;2012年
【参考文献】
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 夏冰青;轻钢龙骨复合承载体系结构性能研究[D];南京工业大学;2003年
2 郭丽峰;轻钢密立柱墙体的抗剪性能研究[D];西安建筑科技大学;2004年
3 张雪姣;轻钢龙骨体系住宅抗震性能研究[D];南京工业大学;2005年
4 叶红;新型轻钢龙骨体系振动试验研究及动力分析[D];武汉理工大学;2005年
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6 聂少锋;冷弯型钢立柱组合墙体抗剪承载力简化计算方法研究[D];长安大学;2006年
7 黄智光;高强冷弯薄壁型钢双面覆板墙体立柱轴压性能试验研究[D];西安建筑科技大学;2008年
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9 陈卫海;高强冷弯薄壁型钢骨架带交叉支撑墙体抗剪性能研究[D];西安建筑科技大学;2008年
10 袁耀明;高强冷弯薄壁型钢双面覆板墙体抗剪试验及有限元分析[D];西安建筑科技大学;2008年
【共引文献】
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4 蔺新丽;爆破震动作用下建筑结构动力响应研究及灾害控制[D];山东科技大学;2010年
5 郑珊珊;带流量稳定器的先导式比例减压阀设计研究与特性分析[D];山东科技大学;2010年
6 宁小文;二阶弹塑性分析在钢结构抗震设计中的应用研究[D];安徽农业大学;2010年
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10 刘翔;空心板简支梁桥地震非线性碰撞研究[D];郑州大学;2010年
【同被引文献】
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 吴函恒;冷弯薄壁型钢组合墙—钢框架结构协同工作性能研究[D];长安大学;2011年
2 夏冰青;轻钢龙骨复合承载体系结构性能研究[D];南京工业大学;2003年
3 郭丽峰;轻钢密立柱墙体的抗剪性能研究[D];西安建筑科技大学;2004年
4 陆国威;新型轻钢龙骨结构多层住宅技术经济性研究[D];武汉理工大学;2005年
5 石宇;低层冷弯薄壁型钢结构住宅组合墙体抗剪承载力研究[D];长安大学;2005年
6 聂少锋;冷弯型钢立柱组合墙体抗剪承载力简化计算方法研究[D];长安大学;2006年
7 王广;冷弯薄壁卷边槽钢受压畸变屈曲性能分析[D];浙江大学;2007年
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【二级参考文献】
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1 韦松;自攻螺丝连接受力蒙皮组合体的抗剪性能研究[D];重庆大学;2002年
2 钟亚军;冷弯型钢低层住宅房屋体系墙体立柱的性能研究[D];西安建筑科技大学;2003年
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4 夏冰青;轻钢龙骨复合承载体系结构性能研究[D];南京工业大学;2003年
5 郭丽峰;轻钢密立柱墙体的抗剪性能研究[D];西安建筑科技大学;2004年
6 战旗;轻钢住宅结构体系的分析及应用[D];大连理工大学;2005年
7 张雪姣;轻钢龙骨体系住宅抗震性能研究[D];南京工业大学;2005年
8 胡海兵;轻钢龙骨墙体在水平荷载作用下的试验研究[D];武汉理工大学;2005年
9 江风波;轻钢龙骨复合墙体抗侧性能研究[D];武汉理工大学;2005年
10 石宇;低层冷弯薄壁型钢结构住宅组合墙体抗剪承载力研究[D];长安大学;2005年
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9 特约记者 张建军;无比钢建筑体系获准实施[N];中国房地产报;2005年
10 2003年中国(上海)钢结构住宅产业与住宅科技博览会专家组组长 薛发;我国建筑钢结构的发展概况(二)[N];中华建筑报;2003年
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8 杨东华;四肢拼合冷弯薄壁型钢截面立柱轴压承载力性能研究[D];长安大学;2010年
9 方文琦;冷弯薄壁型钢自攻自钻螺钉连接抗剪承载力性能研究[D];长安大学;2010年
10 刘慧颖;开口拼合冷弯薄壁型钢轴压短柱试验与理论研究[D];长安大学;2010年
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