多层装配式钢结构住宅体系选型研究

摘要

装配式钢结构住宅环保、节能、施工周期短、经济效益高,近年来成为国际社会大力推广的住宅建筑,也必将成为住宅建筑未来发展的方向。近几年我国相继颁布了相关规范规程,以推动装配式钢结构住宅在我国的产业化,但由于前期基础性研究工作开展的不足,特别是对新型结构体系的研究以及对在不同地域下结构体系的合理选型尚无明确建议,包括抗侧力构件的合理布置等问题。因此有必要针对我国风雪荷载、地震荷载分区的特点,开展装配式钢结构住宅的合理选型研究。
　　本文针对典型钢框架结构、结合抗侧力构件基础理论研究,开展薄钢板剪力墙的选型研究。首先利用ANSYS软件建立单榀单层单跨钢框架-钢板剪力墙结构有限元分析模型,并通过与已有试验结果进行对比验证其精确性;针对住宅常用框架跨度1.8m~5.4m的四边连接、两边连接及开缝三种形式的钢板剪力墙结构在静力单调荷载和往复荷载作用下的性能进行分析,结果表明:四边连接和两边钢板剪力墙的弹性刚度及屈服荷载较高,滞回环有明显捏缩现象,能量耗散系数在2.0左右,开缝钢板剪力墙的弹性刚度和屈服荷载分别仅为前两种钢板剪力墙的1/4~1/3,但滞回环饱满,能量耗散系数达到2.5左右。
　　其次,基于上述分析结论,利用MidasGen软件建立某6层实际住宅工程的钢框架体系、钢框架-支撑体系及钢框架-钢板剪力墙体系分析模型;计算其在不同风压和不同地震烈度作用下的响应;进行构件截面优化设计,用钢量分析表明风压变化对三种体系的用钢量影响较小,地震烈度对其影响较大,并基于满足强度和刚度验算下最小用钢量原则初步提出结构体系选型建议。
　　最后,针对本文涉及的三种体系输入三条地震动,进行罕遇地震弹塑性时程分析,结果表明:在6~7度罕遇地震作用下,三种体系反应较接近,在8度地震作用下钢框架-钢板剪力墙体系反应明显小于其他两种体系;基于罕遇地震层间位移角验算原则对结构体系选型建议进行修正,提出多层装配式钢结构住宅体系选型建议。

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第1章 绪论

1.1课题背景

1.2装配式钢结构住宅体系综述

1.3钢板剪力墙研究及应用

1.4屈曲约束支撑研究及应用

1.5本文研究内容

第2章 钢板剪力墙基本力学性能与选型分析

2.1引言

2.2钢板剪力墙有限元模型

2.3钢板剪力墙关键参数与分析方案

2.4单调荷载作用下钢框架-钢板剪力墙性能分析

2.5往复荷载作用下钢框架-钢板剪力墙性能分析

2.6住宅结构体系中的钢板剪力墙选型

2.7本章小结

第3章 多层装配式钢结构住宅体系选型分析

3.1引言

3.2抗侧力构件布置与整体框架设计

3.3多层钢结构住宅体系选型分析方案

3.4风荷载作用下结构响应分析

3.5多遇地震作用下结构响应分析

3.6多层钢结构住宅体系经济性及关键影响因素分析

3.7初步选型建议

3.8本章小结

第4章 多层装配式钢结构住宅罕遇地震响应分析

4.1引言

4.2分析技术与方案

4.3自振特性分析

4.4地震时程响应统计与分析

4.5多层钢结构住宅体系选型补充建议

4.6本章小结

结论

参考文献

附录 20种工况各体系构件截面选用

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