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大跨度SRC空腹桁架受力性能与设计研究

王少康  
【摘要】:随着建筑结构设计的发展,桁架转换层由于整体稳定,侧向刚度大、良好的受力性能、空间优势可以充分利用等优点使得桁架转换层结构应用越来越多;当建筑外观有设计要求时,空腹桁架相比较于普通桁架结构是一种很好的转换形式。空腹桁架结构具备自重较轻、大跨度、大空间,承载能力强以及外观简洁等优点,建筑工程对空腹桁架转换结构的应用逐渐增多,但是我国现有规范对该结构尚无明确设计规定,使得在工程应用受到一定限制。对水平、竖向地震作用下的空腹桁架结构相关设计,并对后续的抗震性能进行深入的分析,这有着较大的研究意义和价值。本文的主要研究内容与结论如下:(1)建立多种不同模型,对大跨度SRC空腹桁架层进行静力分析,分析桁架各个构件的受力情况,根据其受力提出相应构造措施。分析表明:空腹桁架转换层本身刚度就大,转换层各个构件与框架层构件相比受力较大,承载能力较强,但是空腹桁架转换层刚度也不能过大,所以应该选择合理结构刚度,使其受力合理。(2)针对某实际工程,对大跨度SRC空腹桁架转换层进行弹塑性时程分析。选用了7种不同的地震波,分析在三向设防地震和罕遇地震作用下结构的层侧位移,最大层间位移角等,得到结构的具体薄弱层位置。分析表明:层间位移角均小于限值,结合规范给出的目标评价标准,空腹桁架结构竖向构件的破坏状态介于轻微破坏和中等破坏之间,说明该结构整体性良好,结构能抵御大震的破坏,有良好抗震性能,在各个阶段均能满足抗震性能基本要求。(3)运用有限元软件对空腹桁架的下弦梁和框支柱形成的组合节点进行模拟分析,建立有限元模型,通过对柱端施加往复荷载,结果表明由于型钢组合梁节点刚度大,导致混凝土先被压碎或者拉裂,该节点破坏首先从梁柱交接处出现,逐渐向核心区发展,钢筋和型钢屈服,表明该节点具有较高承载能力以及良好的延性。


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