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带缝钢板剪力墙结构分析与试验研究

苏磊  
【摘要】: 钢结构的应用和研究已有上百年的历史,技术上日趋成熟。但钢结构住宅的大量推广应用在我国还刚刚起步。从技术角度讲,如何使钢结构适应住宅建筑的特点,满足住宅产业化发展的需要,还有许多问题有待进一步研究,如抗侧力体系、维护体系及其梁柱的节点问题等等。针对钢结构住宅中急需解决的抗侧力体系问题,本文研究了一种正常使用情况下刚度大(满足建筑物在风载及常遇地震下人们舒适性和安全感的要求),强震时刚度低(保证强震时建筑具有柔性的特点),而且可吸收地震能量的新型抗震单元。完成了四个足尺构件(纯框架、框架墙和两个带缝钢板剪力墙)的低周往复伪静力试验,并在以下方面进行了深入研究: 1、本文提出了带缝钢板剪力墙的概念,并与其它抗侧力构件进行了对比分析,阐述了其优势与不足。结果表明,带缝钢板剪力墙是一种优良的抗侧力构件,有着其它抗侧力构件无法比拟的优点; 2、针对带缝钢板剪力墙,本文对其受力性能进行了系统研究,并用有限元软件ANSYS进行了分析。主要完成了抗侧刚度的计算、材料非线性分析和滞回曲线的模拟三方面内容; 3、在理论分析和有限元研究的基础上,完成了四个足尺构件(纯框架、框架墙和两个带缝钢板剪力墙)的低周往复伪静力试验,在此基础上提出了带缝钢板剪力墙的刚度评价公式、承载力的计算公式等; 4、由于现有的工程计算软件无法对带缝钢板剪力墙进行有效的模拟,导致结构的计算无法进行。所以本文提出了一种结构转换计算的方法。既利用刚度等效的原则,把其转换为工程计算软件可以计算的支撑体系,然后对构件进行单独计算,包括承载力的计算、和梁接合方法——高强螺栓的计算、加强肋的设计方法等内容; 5、带缝钢板剪力墙与钢框架形成钢框架——带缝钢板剪力墙结构体系,结合北京亦庄经济开发区青年公寓三期工程中的风车公寓工程实例,分别采用ANSYS和SATWE进行了结构整体分析,两者的计算结果相吻合。 最后,在总结本文工作的基础上,提出了尚待解决的问题。


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