钢框架—开洞钢板剪力墙静力和动力性能分析

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近十几年来,我国的钢产量突飞猛进的增长,据中国钢铁工业协会信息统计部发布的最新数据显示,2011年,我国钢产量达到6.83265亿吨,这将促使我国钢结构住宅的迅猛发展。钢结构住宅是社会经济发展和科技进步在建筑业的产物。钢框架是主要的抗竖向力构件,它的水平承载力较弱,因此可以在钢框架中内嵌刚板剪力墙,钢板剪力墙有着良好的综合效益,它是很好的抗侧力构件,具有良好的弹塑性变形能力,可以在地震中吸收大量的能量。在钢结构住宅体系中,为了方便门窗等洞口的开设,故特此提出了开洞钢板剪力墙结构以更好的满足使用功能的要求。本文针对单跨两层钢框架-开洞钢板剪力墙进行了静力和动力性能研究,主要工作如下:1、利用有限元软件ANSYS来建立钢板剪力墙结构单元的有限元计算模型,钢框架采用梁单元,内填钢板选择壳单元,梁柱刚接,与内填板嵌固,整体下端固定,上端自由。并采用参考文献中的两个试验试件来验证有限元计算模型的正确性。2、对单跨两层钢框架、开洞钢板剪力墙、钢框架-开洞钢板剪力墙单元在不同高宽比、不同高厚比、不同开洞位置、开洞大小下的稳定性分析,并选出各结构在不同参数下的最优值,为工程设计提供依据。3、对单跨两层钢框架-开洞钢板剪力墙结构单元进行滞回性能分析,分析了在不同参数下的耗能能力。绘出不同高厚比、不同开洞位置、开洞大小下的滞回曲线,进行对比分析,并分析了竖向荷载对滞回性能的影响。得到了耗能性能随着参数的变化规律,可以在工程设计中利用所得到的结论。4、对单跨两层钢框架-开洞钢板剪力墙进行了地震响应分析,选取EL Centro、Taft波、人工波进行地震反应时程分析,绘出钢框架-开洞钢板剪力墙中比较有代表性的点(钢板角点、两个洞口的四个角点)位移时程曲线,了解到此结构在地震作用下的最大位移。并对各点时程曲线与所输入地震波时程曲线进行对比,发现了最大位移出现时刻与输入地震波最大加速度时刻的关系。得到不同地震波下的基地剪力时程曲线,并与所输入地震波时程曲线进行对比,发现了最大位移出现时刻与输入地震波最大加速度时刻的关系,为工程设计提供参考。
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