箱板式钢结构住宅底部加强区墙体抗震性能研究

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1、西安建筑科技大学硕士学位论文箱板式钢结构住宅底部加强区墙体抗震性能研究专业：建筑与土木工程硕士生：赵廷涛指导教师：门进杰教授兰涛高级工程师摘要箱板式钢结构住宅是本课题组提出的一种新型装配式住宅结构体系，该结构体系来源于船舶上层建筑，当此类结构体系应用于高层建筑中时，底部的加劲钢板墙将承受较大的竖向荷载和水平荷载。为了提升箱板式钢结构住宅底部加强区墙体的抗震性能，在加劲钢板墙的基础上设置预制混凝土板，形成了一种新型钢板墙结构形式－组合钢板墙。本文主要针对所提组合钢板墙的抗震性能进行研究，主要研究内容和成果如下：（1）完成了1个

2、加劲钢板墙试件和3个组合钢板墙试件的低周反复荷载试验，其中组合钢板墙的主要研究参数为有无L型加劲肋和预制混凝土板的螺栓间距。研究了试件的破坏过程、破坏模式、承载力、延性、耗能能力、刚度退化和承载力退化等抗震性能指标。研究表明，加劲钢板墙在低周反复荷载作用下屈曲产生的拉力带稀疏且尺寸较大，而组合钢板墙产生的拉力带排列紧密且尺寸较小；组合钢板墙相比加劲钢板墙承载力更高，延性更好，耗能能力更强；去掉组合钢板墙的L型加劲肋或增大螺栓间距，均会使组合钢板墙承载力、耗能能力和变形性能下降。（2）采用有限元软件ABAQUS对试验试件进行非

3、线性有限元分析，并与试验结果进行对比，对比结果表明，滞回曲线、骨架曲线以及破坏形态等均吻合良好，验证了有限元建模方法的有效性。（3）利用有限元软件ABAQUS对组合钢板墙的抗震性能进行参数分析，除了预制混凝土板的螺栓间距即螺栓排布形式之外，考虑的分析参数还包括：钢板高厚比、肋板的刚度比和墙体的轴压比。分析结果表明，螺栓间距越大，承载力越低，滞回曲线捏缩越严重，耗能能力越差；钢板高厚比越大，抗侧刚度和承载力越低，滞回曲线捏缩越严重，耗能能力越差，刚度退化速度越慢；肋板刚度比由0增大至20时，承载力和耗能能力有较大的提高，但肋板

4、刚度比继续增大，承载力和耗能西安建筑科技大学硕士学位论文能力提高不明显；轴压比对组合钢板墙的极限承载力和滞回耗能能力影响不大，但轴压比越大，加载后期承载力下降速度越快，刚度退化越严重。（4）基于试验和有限元分析结果，当螺栓间距为220mm时，预制混凝土板对钢板的面外约束效果比较理想，因此建议组合钢板墙的螺栓间距取220mm。在此基础上，分析了钢板高厚比较小的厚组合钢板墙和钢板高厚比较大的薄组合钢板墙的受力机理，分析表明，厚组合钢板墙在承载力达到极限状态时，钢板发生剪切屈服，薄组合钢板墙在承载力达到极限状态时，钢板发生剪切屈曲

5、。根据受力机理提出了计算模型，基于计算模型和大量有限元参数分析数据采用非线性拟合方法给出了抗剪极限承载力计算建议公式。关键词：箱板式钢结构；组合钢板墙；抗震性能；低周反复荷载试验；有限元；承载力论文类型：应用基础研究基金项目：本研究得到北京市规划和国土资源管理委员会科研基金（2017-016）的资助。西安建筑科技大学硕士学位论文StudyonSeismicPerformanceofWallinBottomReinforcedAreaofBox-plateSteelStructureResidenceSpecialty：Arc

6、hitecturalandCivilEngineeringName：ZhaoTingtaoInstructor：Prof.MenJinjieSNENGR.LanTaoAbstractBox-and-platesteelstructureresidenceisanewtypeofprefabricatedstructuralsystemputforwardbytheresearchgroup.Thisstructuralsystemisderivedfromtheship'ssuperstructure.Whensuchstr

7、ucturalsystemisappliedtohigh-risebuildings,thestiffenedsteelwallatthebottomwillbearagreatdealofverticalandhorizontalloads.Inordertoimproveseismicperformancesuchasload-carryingductilityandenergydissipationcapacityofthebottomstiffenedsteelplateunderearthquake,therese

8、archgroupproposedanewtypeofsteelplatewall－compositesteelplateshearwallbasedonthestiffenedsteelplatewallstructure.Itmainlystudiestheseismicperform