利用柱腹板屈曲后强度钢框架抗震性能研究

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1、博士学位论文利用柱腹板屈曲后强度钢框架抗震性能研究StudyontheAnti--seismicPropertyofSteelFrameUsingPost--BucklingStrengthofColumnWeb学号：10506009大连理工大学DalianUniversityofTechnology大连理工大学学位论文独创性声明作者郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下进行研究工作所取得的成果。尽我所知，除文中已经注明引用内容和致谢的地方外，本论文不包含其他个人或集体已经发表的研究成果，也不包含其他已申请学位或其他用途使用过的成果。与我一同工作的同志对本研究所做的贡献均已

2、在论文中做了明确的说明并表示了谢意。若有不实之处，本人愿意承担相关法律责任。学位论文题目：苤

3、』用柱腹板屈曲后强度钢框架抗震性能研究作者签名：—』靼1日其l

4、=独三年卫月坐一日大连理工大学博士学位论文摘要钢结构建筑被誉为21世纪的“绿色建筑”之一，是一种节能环保、能够循环使用的结构，符合我国建筑结构可持续发展的要求。轻钢结构作为钢结构的一个独立分支，较多的被应用于轻型门式钢架结构等单层结构上，随着《轻型钢结构住宅技术规程》JGJ209．2010的实施，越来越多的轻钢结构被应用于多层住宅、办公楼等民用与公用建筑上。但规程规定当框架柱轴压比较大时仍按《建筑抗震设计规范》GB50011-2

5、010中的规定执行，这就使得轻钢结构失去其优势。为确保轻钢框架柱在高轴压比下仍具有较好的抗震性能，对轻钢框架的抗震性能进行分析，提出轻钢框架薄弱部位的加强措施及方：珐，从而使轻钢结构在利用柱屈曲后强度的前提下通过薄弱部位的加强能够使之符合抗震区的抗震要求，是本文研究的主要目的。本文主要的研究工作与取得成果如下：(1)对三个利用柱腹板屈曲后强度的轻钢平面框架进行了低周反复荷载作用下的试验研究，并开发了基于Abaqus软件包的轻钢框架非线性有限元仿真程序。在经过试验结果验证有效的前提下，运用该有限元程序深入系统地研究了钢框架的受力全过程和破坏模式；分析了其滞回曲线、变形与延性性能、耗能能

6、力；最后从理论上研究了节点域的破坏过程和柱脚的破坏机理。(2)从理论上分析了利用柱腹板屈曲后强度轻钢框架的节点域剪切变形对其侧移刚度的影响；针对其即使采用了现行规范所规定的方法对节点域进行加强但仍然产生较大的节点域剪切变形的问题，运用开发的有限元程序深入系统地研究了加强型边节点的抗震性能；分析了不同加强方式下轻钢框架边节点域的抗震性能和破坏模式；提出并合理的边节点域板的板件厚度不宜大于(办，+h。)／65。(3)对两个利用柱腹板屈曲后强度的轻钢框架中节点进行了低周反复荷载作用下的试验研究，并运用非线性有限元程序进行仿真。在经过试验结果验证有效的前提下，针对在较大轴压比下，利用柱腹板屈

7、曲后强度轻钢框架节点域附近柱端出现屈曲现象，运用该有限元程序系统深入地研究了贯穿式腹板加强及翼缘加强方法对中节点承载力及抗震性能影响；分析其滞回曲线、变形与延性性能、耗能能力，从理论上研究了不同参数对上述性能的影响，从而提出了合理有效的中节点加强方式及方法。(4)利用本文上述研究所取得的成果，对轻钢框架的边、中节点域进行加强，深入系统研究了不同柱腹板高厚比对该类轻钢框架的抗震性能及承载能力的影响。研究发现，采用加强型节点的轻钢框架其承载能力有了较大的提升，在保持较好的震性能的同时，有效的降低了结构的侧移变形。此外，以延性系数为基本定量的衡量指标，拟合了利用柱腹板屈曲后强度钢框架抗震性

8、能研究延性系数与柱腹板高厚比间的关系曲线，建立了在轴压比为0．4时抗震等级为四级时的柱高厚比理论建议值为57，为轻钢框架柱的设计提供了理论参考。总之，本文提出的轻钢框架加强型节点满足我国抗震设计规范的要求，给出的节点加强型轻钢框架利用屈曲后强度的柱腹板高厚比限值，即满足了抗震设计的要求又珲低了结构钢材的用量，节约了成本，为轻钢框架今后在抗震地区的使用提供了技术支持。关键词：轻钢框架：抗震性能；屈曲后强度；滞回曲线；加强型节点大连理工大学博士学位论文●___-●-_________-_--___--_________●__-_--___________●●__-●-______I●__

9、_____--_-_____________●●-_________●__-___-●____●_________-_____________-_●__--____-_—__-____-_——一一StudyontheAnti--seismicPropertyofSteelFrameUsingPost-·bucklingStrengthofColumnWebAbstractSteelstructuralconstructioniSnotedasoneof21