节能轻质墙体与钢管混凝土框架的协同抗震及失效机理

【摘要】：本文通过试验研究和理论分析，研究了填充节能轻质墙体钢管混凝土框架结构的协同抗震和失效机理。研究工作如下： (1)进行了2榀钢管混凝土框架试件、8榀填充轻质条板钢管混凝土框架试件和2榀填充轻质砌块钢管混凝土框架的水平低周反复荷载试验。主要研究参数有墙板厚度、墙板与框架连接方式、柱截面形式和墙板类型。分析了此类结构体系的滞回曲线、骨架曲线、强度和刚度退化曲线、延性系数、耗能能力等，综合评价了结构的抗震性能。 (2)采用有限元程序ABAQUS，建立了填充轻质条板钢管混凝土框架结构在静力荷载作用下的理论分析模型，试验验证了理论分析模型的可靠性和准确性。同时进行了填充轻质条板钢管混凝土框架结构在静力荷载作用下的非线性全过程分析，讨论各组件的应力分布规律。 (3)对静力荷载作用下的填充轻质条板钢管混凝土框架进行了深入的数值理论计算分析，从墙板内嵌和外挂两个连接方式对墙板厚度、墙板材料类型、墙板连接件尺寸、节点类型和框架高宽比等参数进行分析，获得了影响结构荷载-位移关系的主要参数及影响规律。 (4)对静力荷载作用下的带开洞轻质条板钢管混凝土框架结构进行了理论分析，研究了开门洞和窗洞对结构荷载-位移关系的影响规律。 【关键词】：节能轻质墙体 钢管混凝土框架 协同抗震 失效机理 有限元
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TU398.9
【目录】：

• 致谢6-7
• 摘要7-8
• ABSTRACT8-17
• 第1章 绪论17-23
• 1.1 研究背景及意义17
• 1.2 国内外研究现状17-22
• 1.2.1 新型墙板的研究现状18-19
• 1.2.2 墙板与框架相互作用的研究现状19-22
• 1.3 研究的主要内容22-23
• 第2章 带轻质条板钢管混凝土框架结构抗震试验研究23-62
• 2.1 试验内容23
• 2.2 试验概况23-25
• 2.3 墙板连接方法25-27
• 2.4 试验方案27-29
• 2.4.1 试验加载装置27-29
• 2.4.2 试验加载方案29
• 2.4.3 数据采集29
• 2.5 试验测量方案29-32
• 2.6 材性试验32-33
• 2.6.1 钢材材性试验32
• 2.6.2 混凝土材性试验32-33
• 2.6.3 墙板材性试验33
• 2.7 试验现象33-43
• 2.7.1 试件 WFW133-35
• 2.7.2 试件 WFW235-36
• 2.7.3 试件 AFW136-37
• 2.7.4 试件 AFW237-38
• 2.7.5 试件 AFW338-39
• 2.7.6 试件 AFW439-40
• 2.7.7 试件 AFW540
• 2.7.8 试件 AFW640-41
• 2.7.9 试件 KFW141
• 2.7.10 试件 KFW241-42
• 2.7.11 试验现象对比分析42-43
• 2.8 试验结果与分析43-60
• 2.8.1 滞回曲线43-45
• 2.8.2 骨架曲线45-48
• 2.8.3 P Δ骨架曲线的特征点48-49
• 2.8.4 强度退化49-53
• 2.8.5 刚度退化53-55
• 2.8.6 延性系数55-57
• 2.8.7 耗能能力57-60
• 2.9 小结60-62
• 第3章 带轻质砌块钢管混凝土框架抗震试验研究62-73
• 3.1 试验内容62
• 3.2 试验概况62
• 3.3 墙板连接方法62-64
• 3.4 试验现象64-67
• 3.4.1 试件 BFW164-65
• 3.4.2 试件 BFW265-66
• 3.4.3 试验现象对比分析66-67
• 3.5 试验结果与分析67-71
• 3.5.1 滞回曲线67
• 3.5.2 骨架曲线67-68
• 3.5.3 P Δ骨架曲线的特征点68-69
• 3.5.4 强度退化69
• 3.5.5 刚度退化69-70
• 3.5.6 延性系数70
• 3.5.7 耗能能力70-71
• 3.6 小结71-73
• 第4章 带条板填充墙钢管混凝土框架结构的静力性能73-107
• 4.1 引言73
• 4.2 有限元分析模型73-78
• 4.2.1 计算模型和基本假定73-74
• 4.2.2 材料模型74-77
• 4.2.3 单元选取和网格划分77-78
• 4.2.4 边界条件和加载方式78
• 4.2.5 非线性方程的求解78
• 4.3 试验验证78-82
• 4.3.1 李金超试验比较78-79
• 4.3.2 本文试验比较79-82
• 4.4 内嵌式墙板钢管混凝土框架非线性全过程分析82-89
• 4.4.1 试件 WFW1 主要构件的应力发展83-87
• 4.4.2 节点核心区钢管剪应力87-89
• 4.5 内嵌式墙板钢管混凝土框架构件的破坏机理89-94
• 4.6 外挂式墙板框架非线性全过程分析94-101
• 4.6.1 试件 AFW3 主要构件的应力发展94-99
• 4.6.2 节点核心区钢管剪应力99-101
• 4.7 外挂式墙板框架构件的破坏机理101-105
• 4.8 小结105-107
• 第5章 带轻质条板钢管混凝土框架静力性能参数分析107-116
• 5.1 引言107
• 5.2 静力性能参数的设置107-108
• 5.3 墙板内嵌式钢管框架静力性能参数模拟108-111
• 5.3.1 墙板厚度(t)108-109
• 5.3.2 墙板材料类型109
• 5.3.3 U 型钢卡厚度(t0)109
• 5.3.4 U 型钢卡长度(L)109
• 5.3.5 节点类型109-110
• 5.3.6 框架高宽比(H/B)110-111
• 5.4 墙板外挂式框架静力性能参数模拟111-113
• 5.4.1 墙板厚度(t)111
• 5.4.2 墙板材料类型111
• 5.4.3 钩头螺栓直径(d)111-112
• 5.4.4 节点类型112
• 5.4.5 框架高宽比(H/B)112-113
• 5.5 墙板开洞研究113-115
• 5.5.1 墙板开门洞113-114
• 5.5.2 墙板开窗洞114-115
• 5.6 小结115-116
• 第6章 结论和建议116-118
• 6.1 结论116-117
• 6.2 建议117-118
• 参考文献118-122
• 攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况122-123

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