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GRC填充墙钢框架抗震性能研究

张涛  
【摘要】:钢结构是一种符合“绿色建筑”特征的结构形式。钢结构的应用和研究已有近百年的历史,技术上日趋成熟。随着钢结构应用技术的发展,21世纪将是钢结构住宅兴起和发展的世纪。虽然钢结构住宅在我国有了一定的发展,但关于考虑填充墙对钢框架结构建筑中抗震性能影响的问题,国内外的研究都十分有限,故还有许多问题有待于解决。因此,开展填充墙钢框架结构的抗震性能及破坏机理方面的研究具有重要的理论意义和工程应用价值。 GRC轻质空心条板,是以耐碱玻璃纤维为增强材料,以硫铝酸盐水泥轻质砂浆为基材制成的具有若干个圆孔的条形板,大量采用粉煤灰、炉渣等工业废料为主要填充料,尤其是在废物利用和发展循环经济,节能、环保方面有着相当大的意义。GRC轻质空心条板具有结构好、强度高、保温、隔音、收缩小、不吸水、不变形以及防火等特性。具有切割、锯、钉、钻孔、粘结等良好的加工性能,安装施工方便,干操作、无污染及工作效率高。配合钢框架使用不但可以减轻结构自重,也可以减少地震后非结构构件带来的次生灾害。本文对GRC填充墙钢框架在低周反复荷载作用下的抗震性能进行了以下几个方面的研究: 1.完成了三榀1:4模型试验,第一榀是纯钢框架模型,第二榀是施加轴压力为100kN的GRC填充墙钢框架模型,第三榀是施加轴压力为200kN的GRC填充墙钢框架模型。通过试验得出了GRC填充墙钢框架在低周反复荷载作用下的P-Δ滞回曲线、骨架曲线、延性性能、耗能性能、变形恢复能力以及强度和刚度退化等特性,并与相同尺寸的一榀纯钢框架的相关力学特性作了对比分析。 2.在试验结果的基础上,运用结构分析软件ANSYS建立了非线性的有限元模型,对GRC填充墙钢框架进行了数值模拟分析,并与试验结果进行了对比分析,两者结果吻合较好,验证了有限元数值模拟方法的正确性和可靠性。 3.在前述研究基础上,对3个系列共12个1:4 GRC填充墙钢框架有限元模型进行变参数分析,考虑对填充墙钢框架受力性能影响较为显著的轴压比、高跨比和填充墙与钢框架之间的摩擦系数等3个参数,系统研究和分析了各参数对填充墙钢框架抗震性能的影响,得出了一些结论,希望能为指导工程设计提供一定的参考。 最后,在总结论文工作的基础上,提出了本课题尚待于解决的问题。


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