带填充墙钢交错桁架结构的抗震性能研究

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1、劣臻交博士学位论文带填充墙钢交错桁架结构的抗震性能研究StudyontheAnti--seismicPerformanceofSteelStaggeredTrussStructurewithInfilledWalls作者：郭庆生导师：杨庆山北京交通大学2013年6月学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解北京交通大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权北京交通大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，提供阅览服务，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。(保密的学位论文在解密后适用本授权

2、说明)学位论文作者签名：竹从t签字日期：们I’年6月留日导师签名：签字日期．铂f；年‘月铂f弓6中图分类号：TU391UDC：624学校代码：10004密级：公开北京交通大学博士学位论文带填充墙钢交错桁架结构的抗震性能研究StudyontheAnti-seismicPerformanceofSteelStaggeredTrussStructurewithInfilledWalls作者姓名：郭庆生导师姓名：杨庆山学位类别：工学学科专业：结构工程学号：07115264职称：教授学位级别：博士研究方向：钢结构北京交通大学2013年6月致谢本论文的工作是在尊敬的导师杨庆山教授的悉心指

3、导下完成的，从文献查阅、论文的选题、理论分析、直至最后的撰写无不凝聚着导师的心血和智慧。杨庆山教授渊博的知识、富于创新的精神、勤勉的工作作风、谦和的学者风范和科学的工作方法给了我极大的帮助和影响。在此衷心感谢四年来杨庆山老师对我的关心和指导，值此论文完成之际，谨向导师致以崇高的敬意和诚挚的感谢!同时对北京工业大学张维敬教授在科研和生活方面给予的诸多帮助和关心，表示最诚挚的谢意!本论文在完成过程中还得到了许多老师和同学的帮助和指导。感谢课题组卢明奇老师、杨娜老师、王晓峰老师以及所有给予我指导和帮助的老师们，他们对我的论文给予了很多有益的建议，在此表示衷心的感谢。同时感谢课题组阎

4、红霞博士，乔磊博士，樊宝峰博士，秦敬伟博士对我的学习和生活给予的大量帮助。总之，感谢课题组所有的老师和同学，在个充满欢乐而又不失严谨的集体中我度过了难忘的时光，这将是我一生中美好的回忆!深深感谢我的家人，是他们无私的关爱和付出、默默的鼓励和殷切的希望，给了我不断前行的巨大动力，他们的理解和支持使我能够在学校专心完成我的学业。家人们使得我在漫长的求学道路上一路走来，从来没有懈怠，我将继续加倍努力，以更大的成绩回报他们。最后，感谢所有在学业、生活上帮助过和关心过我的人!中文摘要钢交错桁架结构体系的构件截面较小，填充墙对结构抗震性能的影响较大，有关的研究文献还未见发表。本文通过理论

5、研究和数值分析探讨了填充墙对钢交错桁架结构抗震性能的影响，建立了用等效斜压杆代替填充墙的简化分析模型，给出了周期折减系数。研究了带填充墙钢交错桁架的抗震性能和屈服机制，指出了结构的薄弱杆件和薄弱层，提出了改善结构纵向屈服机制的抗震措施和有关填充墙及RC楼板的抗震构造设计建议，为我国正在编制完善的钢交错桁架结构体系设计规范提供技术参考。主要研究内容如下：(1)基于带填充墙钢框架结构的实验研究，验证了仿真分析方法的可靠性。根据在水平外力作用下填充墙的应力分布规律，借鉴有关研究文献，建立了将填充墙简化为RC等效斜压杆的简化分析模型。考虑材料非线性、几何非线性和接触非线性，模拟填充墙

6、与主体结构之间的钢筋连接及面面接触关系，对带填充墙钢交错桁架结构进行了数值模拟分析，验证了采用等效斜压杆模型进行结构非线性分析的可行性。(2)提出了计取填充墙的刚度影响，带填充墙钢交错桁架结构周期折减系数的取值范围。通过对多个结构模型进行模态分析，研究了填充墙对钢交错桁架结构的自振周期及振型的影响。检验了等效斜压杆模型用于带填充墙钢交错桁架结构，进行模态分析的适用性。(3)研究了带填充墙钢交错桁架结构在多遇地震作用下的抗震性能，提出了对结构底层进行抗震加强设计的建议。建立了多个带填充墙钢交错桁架结构的有限元模型，通过对钢交错桁架结构进行振型分解反应谱法和动力时程分析，比较了将

7、填充墙用有限单元法分析、用等效斜压杆模型和不计填充墙的刚度进行分析的结构楼层顶点位移、层间位移角及基底剪力等分析结果，对钢交错桁架结构受填充墙影响的抗震性能进行了评价。(4)研究了带填充墙钢交错桁架结构体系的抗震能力及屈服机制，提出了改善结构纵向屈服机制的措施。通过对结构进行能力谱分析，研究了与性能点相对应的结构顶点位移同抗震目标位移的关系，对结构横向及纵向的抗震能力进行了评估。通过对结构杆件的相对刚度设计是否合理、结构的整体安全性及结构整体塑性变形能力的研究，根据带填充墙钢交错桁架结构的塑性铰出铰顺序