考虑楼板效应的蜂窝梁钢框架抗震性能研究

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1、考虑楼板效应的蜂窝梁钢框架抗震性能研究StudyonSeismicBehaviorofCellularBeamSteelFrameConsideringTheEffectofFloor研究生：武金国指导教师：贾连光教授学科专业：结构工程二〇一五年十二月分类号：学校代码：10153UDC：密级：公开硕士学位论文考虑楼板效应的蜂窝梁钢框架抗震性能研究作者姓名：武金国入学年份：2013年9月指导教师：贾连光教授学科专业：结构工程申请学位：工学硕士所在单位：土木工程学院论文提交日期：2015年11月论文答辩日期：2015年12月学位授予日期：2016年1月答

2、辩委员会主席：王连广答辩委员会组成：单明、秦桂娟、党永勤、金路、许峰、李明论文评阅人：硕士研究生学位论文摘要I摘要目前对蜂窝梁钢框架结构抗震性能的理论研究和试验分析相对较少，且试验研究也仅限于纯钢结构的拟静力试验研究，并不能完全真实反映结构在地震作用下受力的全过程，且都没有考虑楼板的组合效应对结构抗震性能的影响。而实际蜂窝梁钢框架结构由于混凝土楼板的存在，增加了截面的刚度和承载能力，对钢框架结构的整体抗震性能会有较大的影响。蜂窝梁由于孔洞的存在对钢梁腹板进行削弱，形成薄弱截面，通过合理选择蜂窝孔的开孔率及第一孔到柱边的距离，可以使强震时梁端塑性铰自柱

3、面外移至第一蜂窝孔处，有效缓解梁柱节点焊缝处应力集中，降低节点焊缝处发生脆性破坏可能性。本文以已有蜂窝组合梁柱节点试验为基础，采取理论分析、数值模拟相结合的研究方法，分析孔型为正六边形带有楼板的蜂窝梁钢框架结构的抗震性能。建立已有试验的蜂窝组合梁柱节点有限元模型，并与试验结果相对比，验证了模型中参数设置的合理性，为蜂窝梁钢框架结构抗震性能分析奠定基础。建立孔型为正六边形带有楼板的蜂窝梁钢框架有限元模型，对其进行单向静力加载分析，研究开孔率、第一孔到柱边距离对该结构屈服荷载和屈服位移的影响；并对蜂窝梁钢框架进行低周往复荷载模拟研究，分析了开孔率、第一孔

4、到柱边距离对该结构的滞回曲线、骨架曲线、延性、耗能能力等抗震性能的影响，了解该结构塑性铰产生机理和最终破坏形式。对蜂窝梁钢框架结构进行模态分析，分析了开孔率及第一孔到柱边距离对蜂窝梁钢框架结构自振特性的影响；对蜂窝梁钢框架结构进行动力弹塑性时程分析，研究同一结构在不同地震动下结构的动力响应；分析不同地震动下，开孔率及第一孔到柱边距离对该结构动力特性的影响规律，了解开孔率及第一孔到柱边距离对结构塑性铰的影响及截面应力分布。对不带楼板的蜂窝梁钢框架结构的动力性能进行了对比分析，研究了在给定的不同地震动下楼板组合效应对蜂窝梁钢框架结构动力响应的影响规律，对

5、比分析了结构进入塑性阶段后楼板组合效应对节点附近蜂窝孔处梁段截面应力分布的影响，揭示了楼板组合效应对梁端塑性铰形成的影响。关键词：蜂窝梁钢框架；抗震性能；低周往复荷载；动力时程分析；塑性铰；自振频率II摘要硕士研究生学位论文硕士研究生学位论文AbstractIIIAbstractAtpresent,thetheoreticalresearchandexperimentalanalysisoftheseismicperformanceofthecellularbeamsteelframestructurearerelativelyfew.Andthee

6、xperimentalresearchislimitedtopuresteelstructurepseudostatictestresearch,itcannotfullyreflectthewholeprocessofstructureundertheactionofearthquakestress.Theresearchdidnotconsiderthecombinationoftheflooreffectonseismicperformanceofstructures.Andintheactualcellularbeamsteelframest

7、ructure,duetotheexistenceofconcreteslabs,itincreasesthecrosssectionstiffnessandbearingcapacity,itwillhavegreatinfluenceontheoverallseismicperformanceofsteelframestructure.Becauseoftheexistenceoftheholes,thecellularbeamwebisweakenedbytheexistenceofholes,formingweaksection.Byprop

8、erlyselectingtheopeningratioofthehoneycombandthedistan