带斜撑装配式墙体钢结构的推覆分析研究及优化

作     者：方敬伟 

作者单位：烟台大学 

学位级别：硕士

导师姓名：王晓刚;钟德名

授予年度：2023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：装配式 钢结构 静力非线性 斜支撑 应用技术研究 

摘      要：伴随着我国经济在近些年的快速发展,建筑业作为我国经济发展的重要一环,产业升级与创新也越来越重要。近年来,高度一体化的装配式钢结构逐渐成为国家建筑发展的重点。钢结构本身相较于混凝土结构具有自重小、抗震性能高和装配度高的特点,一体化成型的装配式墙体及梁板结构更进一步简化了现场施工程序,强化了建造周期、污染少和绿色环保的特点。本文针对一体成型墙板中弱支撑的抗震贡献展开研究,明晰其对抗震性能的影响,探索影响其作用的各个因素,并最终提出相应的设计方法和构造措施。以一栋实际工程中的一体化装配式钢结构为原型,使用商用有限元软件SAP2000进行建模,开展静力非线性推覆分析,并与设计软件PKPM进行对比验证。基于抗震模拟分析的Pushover曲线与性能点等数据,研究不同等级地震作用下弱支撑对结构抗震发挥的作用。结果发现,所建立的模型模态分析结果及自振周期特性与PKPM分析结果一致,倒三角荷载与均匀荷载作用均可用于Pushover分析,均匀荷载的作用下结构产生的顶点位移相比更小。多、罕遇地震作用下结构的一、二层的弱支撑发挥的作用较为显著,地震烈度越高,弱支撑所提供的抗震效果越好。不同地震作用和场地条件下,不同开间尺寸、层高、弱支撑截面及布置下,与不考虑弱支撑情况对比分析发现,弱支撑减小结构的层间位移角最大为61.7%,减小顶点位移70%左右,减小了钢框架构件应力比,使塑性铰的分布更加均匀,显示其具有不可忽视的抗震贡献。相同条件下,层高及支撑形式对弱支撑的抗震贡献影响大。进行钢结构弱支撑设计时,可选择提高结构薄弱层墙体强度、提高墙体体系中易屈服构件的截面尺寸、采用不同窗间墙体宽度的在结构上间隔布置的方法来提高结构承载力。将支撑作为梁单元的方式进行建模,柱两侧的支撑强、弱轴方向错开。在本结构的分析中显示强轴的长细比范围在110～120中承载力较好,支撑与梁夹角尽量控制在55°～65°之间,支撑体系少时,角度放到50°～60°,窗间墙体宽度占墙体尺寸的0.6～0.7时,支撑发挥作用高,有利于结构的抗震。