一种新型的第一类高层钢结构住宅体系的试验研究及可行性分析.pdf

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1、II一种新型的第一类高层钢结构住宅体系的试验研究及可行性分析摘要在国家大力发展装配式钢结构、实行住宅产业化的政策背景下，各种装配式钢结构住宅开始出现。本文针对9~16层第一类高层住宅建筑，构想一种新型的钢结构住宅体系。新型住宅承重体系为：“箱形柱+桁架梁+部分支撑+楼承板”体系。本文针对构想的新型钢结构住宅体系做了以下工作：1、对新型钢结构住宅体系的装配式节点开展了试验研究，研究柱子的壁厚、轴压比、斜支撑对节点的转动性能和承载能力的影响，研究节点的受力特征和破坏模式；针对试验节点采用ABAQUS有限元分析软件对所有试验节点进行有限元分析，对比试验和有限元分析结果。2、

2、试验节点加载模式为在柱两端施加铰接约束，并在柱端施以轴力，对梁端单调或者滞回加载。试验和有限元分析结果表明：随着柱端轴压比的增加，节点破坏模式从梁端屈曲逐渐变为柱端失稳；梁腹杆在加载过程中容易屈服或者拉裂，在后期设计中需要考虑加强；带斜撑的节点的破坏都发生在支撑上，但是斜撑的设置改善了梁柱节点的传力模式，极大地提高了梁端的承载力。3、针对拟建实际工程，在同样的建筑方案和柱网布置下，本文采用“砼结构”、“长沙远大体系”、以及“构想体系”三种方案，进行理论分析和优化设计，综合对比其技术及经济指标。I4、运用MIDAS/GEN有限元软件对三种方案进行整体分析，并对新型钢结构

3、住宅体系进行罕遇地震下Pushover分析，检验新型体系在罕遇地震下的抗震性能。5、三种结构方案模态、层间位移角等参数均满足规范要求。新型体系在地震罕遇烈度为8度（0.30g）工况下得到能力谱与需求谱曲线的性能点。性能点对应的弹塑性位移角满足规范要求，在该点处结构构件仅在部分桁架梁下弦及腹杆处出现塑性铰，间接验证了结构满足太原地区8度（0.20g）工况下的抗震要求，表明新型结构体系抗震性能良好。6、综合对比三种结构体系的技术经济指标、建筑使用功能、工期等方面的因素，得出新型装配式钢结构体系为最优方案，验证了新型装配式钢结构体系的可行性。本文提出的新型的钢结构住宅体系满

4、足住宅产业化对绿色建筑的要求，符合未来住宅发展的方向；同时本文可为相关课题对装配式钢结构的研究提供一定的参考和借鉴，也提出了进一步需要分析的问题。关键词：装配式钢结构住宅，节点试验，有限元分析，弹塑性分析IIEXPERIMENTALSTUDYANDFEASIBILITYANALYSISOFANEW-TYPEDFIRSTCLASSHIGH-RISESTEELSTRUCTURERESIDENTIALSYSTEMABSTRACTInthepolicybackgroundofhousingindustrializationandprefabricatedsteelstruct

5、uredevelopment,manykindsofprefabricatedsteelstructurehousingemerged.Inthispaper,anew-typedsteelstructuresystemisconceivedforthefirstclasshigh-riseresidentialbuildingsinthe9~16layer.Theloadingbearingsystemofnewresidentialsystemis“boxcolumn+trussbeam+partsupport+floordeck”.Andfollowingwor

6、kwasdone:1.Experimentalresearchwascarriedoutontheassembledjointsofthenewsteelstructureresidentialsystem.Theinfluenceofthecolumnthickness,axialcompressionratioandobliquesupportontherotationperformanceandloadcarryingcapacityofthejointswerestudied.Researchonthestresscharacteristicsandfailu

7、remodeswerestudied.ThefiniteelementanalysissoftwareofABAQUSwasusedtocarryoutthefiniteelementanalysisofallexperimentaljoints,andcomparedexperimentandfiniteelementanalysisresults.2.Theloadingmodeoftheexperimentaljointsweretoimposeahingeconstraintonbothendsofthecolumn,andtoimposea