開題報告高層鋼結構建筑抗側力體系性能的案例分析

高層鋼結構建筑抗側力體系性能的案例分析匯報人：**指導教師：***2012級碩士開題報告報告提綱研究背景及意義相關研究工作預期結果研究進度研究背景及意義1研究背景鋼框架結構具有普通框架平面布置靈活、結構簡單、構件易于標準化、施工速度快等優(yōu)點，同時在抗震設防等級較高的地區(qū)，鋼結構材料本身延性好，能夠吸收更多的外加能量因而抗震性能優(yōu)于混凝土框架，從而大量應用于高層建筑中。但是純鋼框架又有一個致命的弱點，就是側向剛度低，水平荷載作用下變形較大，難以滿足設計要求。若是在框架內(nèi)部添加抗側力構件，通過抗側力構件來抵抗來自水平方向的荷載，這樣側向剛度增強，層間位移以及變形的控制有了保障。除了傳統(tǒng)的增加側向支撐外，近年來一些新興的抗側力體系如鋼板剪力墻，組合剪力墻等，這些新型結構體系越來越多的被應用于高層建筑中。研究背景及意義2研究意義

我們知道在結構設計中，除了要考慮樓面人員、設備和結構自重所帶來的豎向荷載外，還要考慮地震作用，風荷載所帶來的水平向荷載。這些來自自然界的外加能量，對于結構的破壞是很嚴重的。平常我們在設計結構時，設置一些抗震構造措施是很必要的，但是解決問題的根本還是結構在選型時，是否選擇了合適的抗側力體系來抵抗側向荷載的作用。說到地震，我們就不得不提及4.20蘆山地震。4月20日，四川雅安，7.0級地震！研究背景及意義3本次研究內(nèi)容翻閱了國內(nèi)外大量的資料與文獻，多集中于對兩種抗側力體系性能的比較分析，通過不同的加載方式，仿真模擬得出數(shù)據(jù)，揭示內(nèi)部變化規(guī)律與影響因素。在本例中我們也采用相類似的研究方法。參考相關文獻，結合工程實例進行資料整理使用數(shù)值軟件進行模擬分析結果，歸納總結研究背景及意義純鋼框架點擊添加文本鋼框架內(nèi)填混合剪力墻鋼框架內(nèi)填鋼板剪力墻鋼框架內(nèi)填混凝土剪力墻PKPM中SATWE模塊進行抗震分析相同的結構形式相同的結構形式相同的結構形式相同的結構形式相同的結構形式鋼框架-側向支撐PKPM中SATWE模塊進行抗震分析PKPM中SATWE模塊進行抗震分析相同的結構形式鋼框架-側向支撐相同的結構形式鋼框架-側向支撐純鋼框架相同的結構形式純鋼框架相同的結構形式鋼框架內(nèi)填混凝土剪力墻相同的結構形式鋼框架內(nèi)填鋼板剪力墻相同的結構形式框架內(nèi)填混合剪力墻相同的結構形式研究背景及意義研究背景及意義

利用PKPM結構分析軟件，在PMCAD中結合實際工程的建筑圖紙建立模型。SATWE模塊會自動提取PMCAD所需要的數(shù)據(jù)，結合當?shù)氐牡刭|(zhì)情況進行抗震分析。結合動力學理論，研究對比各個結構的層間位移、平均位移、層間位移角，從而具體分析每種抗側力體系的實際抗側力性能，可能影響性能的一些外在因素?？偨Y每種結構在符合經(jīng)濟合理的條件下，使用的分布范圍，對于以后設計中，結構選擇這方面有著指導作用。相關研究工作比較常用的抗側力體系有：抗彎框架、中心支撐框架、偏心支撐框架、防屈曲支撐框架、鋼筋混凝土剪力墻、鋼板剪力墻以及以上各種形式的組合等。由于抗彎框架主要依靠節(jié)點剛度抵抗側向荷載，抗側能力有限。鋼框架加上側向支撐，側向支撐多為桿件，隨著側向荷載增加，桿件的截面也會跟著增加，同時如果桿件過長還會引發(fā)面外穩(wěn)定性的問題，所以在抗側力方面能力有限。根據(jù)前人的文獻資料來看，鋼框架內(nèi)填鋼筋混凝土剪力墻，由于鋼筋混凝土相比鋼框架的剛度大很多，可以有效地抵抗側向荷載，同時鋼筋混凝土的造價很低，經(jīng)濟性符合我國的基本國情，因而前人在這方面的研究很多。相關研究工作但是該結構也存在一些弱點，即混凝土脆性大，震后修復困難大等缺陷。鋼框架內(nèi)填鋼板剪力墻是最近新興的抗側力體系，由于鋼板直接承受側向荷載，滯回曲線成飽滿的梭型，可見有很好的吸能、耗能能力。但是鋼板厚度過厚，經(jīng)濟性能指標差，很難大面積推廣，同時相關規(guī)定不健全，有待于進一步研究。相關學者研究方向對集中于此。相對于厚板剪力墻，又提出了“薄板剪力墻理論”，圍繞相關理論，催生出混合剪力墻體系，利用外包混凝土蓋板限制薄板外鼓，保證強度的穩(wěn)定性。在這方面的研究課題也很多。相關研究工作最初的研究工作還得從Benjamin&Williams

，Holmes對單層結構進行單調(diào)加載，從而得出結構的側向極限承載力開始。隨后的幾十年間，人們?yōu)榱藢崿F(xiàn)對于風載和地震等振動現(xiàn)象的模擬，想出了很多加載方法用于模擬結構的動力現(xiàn)象，如循環(huán)加載，擬動力加載和振動臺等加載形式。Mallick&Severn對于兩層縮小尺寸的鋼框架內(nèi)填剪力墻進行半圈循環(huán)動載試驗后發(fā)現(xiàn)，對于內(nèi)填墻與鋼框架的角部連接區(qū)域增加剪力件雖然對于側向的強度沒有增強，但是對于側向剛度的影響還是很大的。相關研究工作Makinoetal學者為了了解鋼框架與內(nèi)填墻之間的受力機理，采用兩組，一組兩個試件：一個試件工字型截面的強軸與填充墻垂直，另一個試件為弱軸與填充墻垂直。第一組在鋼框架施加水平循環(huán)荷載至非彈性階段后澆筑內(nèi)填混凝土，第二組是在加載之前就已澆筑完畢。為了防止填充墻出現(xiàn)面外破壞，填充墻與鋼框架之間設置少量栓釘，這樣由于整體作用，混凝土邊緣就會出現(xiàn)均勻的裂縫。從實驗結果看出，強軸與墻面垂直的試件顯示出了較好的延性，同時第一組實驗結果與第二組基本相同，可以看出鋼框架對于抵抗水平向的荷載并沒有起到想象中該有的作用。相關研究工作相關研究工作在1983年，一位加拿大的學者提出相對成熟的“薄板屈曲后強度的利用”，他認為薄鋼板屈曲之后，并不能意味著構件的承載能力的喪失，墻板可以依靠對角線方向形成的拉力帶繼續(xù)承擔側向荷載。預期結果

根據(jù)所查閱的國內(nèi)外文獻來看，鋼框架的側向剛度最差，鋼框架內(nèi)填鋼筋混凝土剪力墻結構，由于側向荷載全部由鋼筋混凝土內(nèi)填墻承擔，因而抗側剛度最大。而鋼框架內(nèi)加鋼板剪力墻由于鋼板墻在側向力作用下，會向面外鼓曲影響其受力性能，但是產(chǎn)生的拉力帶會繼續(xù)承擔側向荷載。而鋼板墻外加混凝土板的結構，由于混凝土板的作用，有效地減少了鼓曲作用，預計側向剛度會大于單純的鋼板剪力墻。鋼框架-側向支撐結構，在承載后期，添加在內(nèi)部的斜撐由于壓桿失穩(wěn)，會產(chǎn)生面外的屈曲從而退出工作，但是抗側力性能以目前還不能斷定。研究進度2013年3月—2013年4月：閱讀大量國內(nèi)外相關文獻和資料，了解研究領域的最新動態(tài)，確定相關的研究方法。2013年4月—2013年6月：對于具體事例的背景資