腹板双角钢连接钢框架—非加劲薄钢板剪力墙体系的试验研究与理论分析

作     者：于金光 

作者单位：西安建筑科技大学 

学位级别：硕士

导师姓名：郝际平

授予年度：2011年

学科分类：08[工学] 081402[工学-结构工程] 081304[工学-建筑技术科学] 0813[工学-建筑学] 0814[工学-土木工程] 

主      题：腹板双角钢连接钢框架 钢板剪力墙 试验研究 等效模型 滞回性能 非线性有限元 

摘      要：半刚性连接钢框架-非加劲薄钢板剪力墙结构(Semi Rigid Connection Steel Frame-Unstiffened Thin Steel Plate Sheer Wall)融合了半刚性连接钢框架和薄钢板剪力墙两种结构的优点,是一种双重设防、施工简单、延性良好、高效利用材料的新型抗震结构体系。鉴于目前国内外对该体系的研究尚属起步阶段,本文完成了一榀梁柱腹板双角钢半刚性连接钢框架-非加劲薄钢板剪力墙试件低周往复加载试验研究,考察了近乎铰接的弱节点连接试件的整体和局部性能,为进一步研究半刚性框架不同节点刚度对该体系抗震性能和传力机理的影响提供依据。 为方便运用传统的设计程序对新体系进行设计分析,本文对非加劲薄钢板墙的等效分析方法进行了研究,在讨论各种等效模型影响因素和模型适用性的基础上,提出了一种适用于新体系的简化分析方法。基于该方法利用有限元软件ANSYS,对循环加载下腹板双角钢连接钢框架-非加劲薄钢板剪力墙结构进行了非线性有限元分析,探究了该结构体系在循环荷载下各阶段的工作性能和内力分配机制,计算结果与试验结果吻合良好;最后,本文就节点的连接刚度、内填板的宽厚比和框架柱的刚度等方面,对新体系性能的影响作出评价。 通过上述研究,结果表明：在腹板双角钢连接半刚性钢框架内设置薄钢板墙能较大程度提高结构的极限承载力和侧向初始刚度。但试件的刚度退化较为严重,刚度损失约为78%;结构的破坏模式表现为内填钢板局部撕裂,拉力带明显,框架柱脚及梁柱连接部位形成塑性铰,试件面内呈弯曲破坏;该结构中半刚性框架承担80%-90%的倾覆弯矩,内填板承担55%-85%的水平剪力。 本文较为系统地研究了腹板双角钢连接半刚性钢框架-非加劲薄钢板剪力墙结构在循环荷载作用下的滞回性能。对于修订相关规范、指导工程设计等具有一定的参考价值,也为进一步研究该结构体系的抗震性能提供依据。