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方钢管混凝土组合柱框架体系节点研究及建筑减震性能分析

发布时间:2018-07-23 19:04 论文编辑:lgg 所属栏目:建筑学论文 关键词: 建筑学论文布置方案减震性能

本文是一篇建筑学论文,建筑设计是建筑学的核心,指导建筑设计创作是建筑学的最终目的。建筑设计是一种技艺,古代靠师徒承袭,口传心授,后来虽然开办学校,采取课堂教学方式。

本文是一篇建筑学论文,建筑设计是建筑学的核心,指导建筑设计创作是建筑学的最终目的。建筑设计是一种技艺,古代靠师徒承袭,口传心授,后来虽然开办学校,采取课堂教学方式,但仍须通过设计实践来学习。(以上内容来自百度百科)今天为大家推荐一篇建筑学论文,供大家参考。
 
第 1 章 绪论
 
1.1 研究背景及意义
钢结构住宅与传统的建筑生产方式相比更为节能环保和省时省力,逐渐成为建筑节能发展的新趋势。特别是在现如今国内钢材过剩的背景下,大力发展钢结构住宅更有利于实现化解传统产业过剩产能与促进绿色建筑发展的双赢。钢结构还是装配式建筑的重要形式,因此发展装配式钢结构建筑是建筑行业的重要变革,是推进供给侧结构性改革和新型建筑产业化发展的重要举措,有利于资源节约、劳动生产率和质量安全水平的提高、及减少施工过程中的环境污染等优点,因此,在这种背景下,国家有关部门陆续出台了一系列促进钢结构住房发展的产业扶持政策。2016 年 2 月 6 日,中共中央国务院《关于进一步加强城市规划建设管理工作的若干意见》中指出,在发展新型建造方式方面加大政策力度的同时,也要加大对装配式的扶持力度,力争到 2020 年装配式建筑占新建建筑比例达到 30%。加快核心、关键技术领域新技术推广应用,提高现场施工装配化水平,推广模块化设计、工厂化制造、集成化施工,形成适应建筑产业现代化的技术、产品和装配施工体系。2016年 9 月 27 日,国务院办公厅发布了《关于大力发展装配式建筑的指导意见》,要求按照适用、经济、安全、绿色、美观的要求,大力发展装配式建筑,不断提高装配式建筑在新建建筑中的比例。因此,随着国家的大力支持,钢结构装配式住宅体系未来将会有极大的发展潜力。钢结构具有承载力高、截面形式小、建筑总重量轻、基础费用低和耐久性高等优点,最适合建造高层建筑。与钢筋混凝土结构相比,钢结构持有更大的延性、韧性、良好的变形耗能能力,是地震多发地区高层建筑的首选。伴随着建筑技术的发展和工程实践经验的累积,钢结构从单一的纯框架结构,拓展为现代钢-混凝土混合结构、型钢混凝土结构和钢管混凝土结构,进一步提高了钢结构住宅的抗风和抗震能力。在高层建筑中,钢管混凝土框架、框剪(框筒)、筒中筒结构体系是以 H 型钢梁、型钢混凝土梁或钢筋混凝土梁所组成。随着钢管混凝土在高层建筑的应用日益广泛,而高层建筑的平面、体型和使用功能又日趋多样化,单一的圆形钢管混凝土柱已不能满足要求方形、矩形以及 L 形、T 形、十字形截面等钢管混凝土组合柱,也已在高层建筑中得到广泛使用。方钢管组合柱结构体系[1]就是一种新兴的结构体系,该柱可以隐藏在墙体的内部,避免了结构中出现“肥柱胖梁”的现象,从而增加了建筑使用面积,充分发挥了钢管混凝土结构与异形柱结构的优势。与普通的钢筋混凝土结构相比,减小柱的截面尺寸,柱与柱之间通过缀材连接而形成的格构式空间桁架结构形式,进一步提升了组合柱的抗侧力能力。由于目前方钢管混凝土组合柱结构体系在高层住宅的应用较少,主要因为钢管混凝土组合柱结构受力理论不够完善,其住宅体系的抗震性能还需进一步的加强研究。
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1.2 钢管混凝土的国内外研究进展
异形柱结构一直突飞猛进,是因为其能满足住户对建筑的要求,柱子不再凸起,完全埋藏在墙体的内部,有利于房间装饰与家具布置,更符合现代住宅的发展趋势。其结构抗震性能及延性要优于一般的结构柱,柱截面采用 L 形、T 形、十字形截面形式致使其结构自重减轻;自振周期延长从而降低了地震作用,在大震条件下表现出良好的变形耗能能力。其自身还有节约资源,施工便捷等优点。国内虽然针对异形柱结构颁布了技术规程,但其自身受力特性复杂多变,不规则性带来的应力集中现象明显,由于地震的多变性,结构在抗震方面的研究还需更近一步的研究。异形柱自身的优点可以继续发展使用,寻找其缺点并加以弥补,不断加大科研力度去为异形柱结构住宅体系提供更多的理论依据。钢管混凝土异形柱是在异形截面钢管内部填充高强混凝土,通常为增强钢管与混凝土间的受力协同,会在钢管两侧添置加劲肋与约束拉杆。在目前,国外关于钢管混凝土异形柱的砖研相对较少。国内最早的华南理工大学[3]-[5]对带约束拉杆的 L形和 T 形钢管混凝土异形柱进行了轴压研究,并通过非线性有限元模拟与试验吻合的办法,归纳了带约束拉杆的钢管混凝土异形柱的偏压及轴压的工作机理,进一步提出了其偏压和轴压计算公式。同济大学王丹、吕西林[6]分别对各 6 根 L 形和 T 形钢管混凝土柱采用拟静力的方法对其进行了抗震性能分析,研究表明柱子有良好的抗震性能且破坏发生在腹板位置,极限荷载和延性性能随着钢管厚度的增加而提高,核心混凝土强度提高能对极限荷载增加显著,而延性却变化不明显。武汉大学黄俊[7]通过截面类型、钢管壁厚、混凝土强度等级及轴压比四种参数对各 9 根 L 形和 T 形钢管混凝土异形柱进行了低周往复试验研究,并通过 ABAQUS 有限元分析软件对数据进行一致性分析,分析结果表明:各试件抗震耗能效果良好,试件具备较大的抗侧移动能力,T 形截面柱的抗震性能要优于 L 形截面柱,又通过试验结果的正交试验分析,发现截面类型、钢管壁厚、混凝土强度等级及轴压比四种参数对两种截面柱影响的优先等级,为以后该柱在实际工程中的推广提供了可靠依据。
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第 2 章 减震装置的基本性能
传统的抵御地震作用的方法是增大结构的梁柱截面面积或者在柱间增加普通支撑,但这种方法只能抵抗多遇地震的作用,很难抵制设防及罕遇地震作用下的安全作用;同时增大构件截面面积来控制地震作用,又使得工程造价不经济。因此,在不增大结构的梁柱截面面积的情况下,适当的位置布置耗能减震装置,可以使结构的梁柱塑性铰的产生时间延后,起到良好的耗能减震效果,并使构件满足结构抗震设防目标的三原则[48]:“小震不坏、中震可修、大震不倒”。
 
2.1 耗能减震装置的减震原理
地面震动并引起建筑物的震动反应,地震能量不断的输入到结构中,如图 2.1a所示。结构物必须要进行能量的转换与消耗才可以终止地震的反应,传统的抗震结构体系,其地震能量的消耗是通过容许结构及承重构造的损坏来实现的,如图 2.1b所示。而耗能减震结构,在多遇地震时处于弹性阶段,为主体提供充足的抗侧刚度,保证结构满足正常使用状态;在罕遇地震时,耗能构件进入耗能状态,产生较大阻尼,消耗较多的地震能量,并迅速削弱结构的地震反应(位移、速度、加速度等),避免结构出现显著的弹塑性状态,如图 2.1c 所示。从能量的角度来解释耗能支撑的机理[49]。
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2.2 防屈曲支撑的基本性能分析
 
2.2.1 防屈曲支撑的构成
防屈曲支撑按其约束单元的不同形式可分为[50]:墙板式无粘结屈曲支撑和杆式防屈曲支撑。如图 2.2 所示,墙板式无粘结屈曲支撑是主要以钢筋混凝土板为约束单元,往往用在空间结构较小或者有特殊使用要求的结构中。杆件式防屈曲支撑是实际工程应用中最多的屈曲约束支撑形式,按其约束材料的不同杆式防屈曲支撑可分为:钢管混凝土防屈曲支撑和纯钢防屈曲支撑。其截面形式如图 2.3 所示。这两类支撑的主要区别是后者的约束构件为纯钢构件,内芯与与约束构件间无混凝土填充材料。防屈曲支撑构造种类形式多样,目前内芯最常见的截面形式有一字形、工字形、十字形和圆钢管等。防屈曲支撑按其使用功能可分为三类:耗能型防屈曲支撑、承载型防屈曲支撑、阻尼器型防屈曲支撑。耗能型防屈曲支撑不仅能保障构件不发生屈曲,还能保障芯板屈曲后的良好耗能能力,而承载型防屈曲支撑仅约束构件的屈曲。当防屈曲支撑既要提高结构的刚度、承载力,又要具备结构的耗能构件时,应选用耗能型防屈曲支撑。目前,工程上应用较多的是耗能型防屈曲支撑,具有良好的应用前景。
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第 3 章 方钢管混凝土组合柱节点有限元分析 .............25
3.1 节点有限元分析模型的建立............. 25
3.2 方钢管混凝土组合柱节点有限元研究.....31
3.3 本章小结 .........44
第 4 章 减震装置的连接形式对结构抗震性能影响.....45
4.1 减震装置结构的分析方法........45
4.1.1 振型分解反应谱法..........45
4.1.2 快速非线性分析(FNA)法........46
4.2 模型概况 .........47