開(kāi)題報(bào)告高層鋼結(jié)構(gòu)建筑抗側(cè)力體系性能的案例分析

高層鋼結(jié)構(gòu)建筑抗側(cè)力體系性能的案例分析匯報(bào)人：**指導(dǎo)教師：***2012級(jí)碩士開(kāi)題報(bào)告報(bào)告提綱研究背景及意義相關(guān)研究工作預(yù)期結(jié)果研究進(jìn)度研究背景及意義1研究背景鋼框架結(jié)構(gòu)具有普通框架平面布置靈活、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、構(gòu)件易于標(biāo)準(zhǔn)化、施工速度快等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)在抗震設(shè)防等級(jí)較高的地區(qū)，鋼結(jié)構(gòu)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(yīng)用于高層建筑中。但是純鋼框架又有一個(gè)致命的弱點(diǎn)，就是側(cè)向剛度低，水平荷載作用下變形較大，難以滿足設(shè)計(jì)要求。若是在框架內(nèi)部添加抗側(cè)力構(gòu)件，通過(guò)抗側(cè)力構(gòu)件來(lái)抵抗來(lái)自水平方向的荷載，這樣側(cè)向剛度增強(qiáng)，層間位移以及變形的控制有了保障。除了傳統(tǒng)的增加側(cè)向支撐外，近年來(lái)一些新興的抗側(cè)力體系如鋼板剪力墻，組合剪力墻等，這些新型結(jié)構(gòu)體系越來(lái)越多的被應(yīng)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(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，除了要考慮樓面人員、設(shè)備和結(jié)構(gòu)自重所帶來(lái)的豎向荷載外，還要考慮地震作用，風(fēng)荷載所帶來(lái)的水平向荷載。這些來(lái)自自然界的外加能量，對(duì)于結(jié)構(gòu)的破壞是很?chē)?yán)重的。平常我們?cè)谠O(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)時(shí)，設(shè)置一些抗震構(gòu)造措施是很必要的，但是解決問(wèn)題的根本還是結(jié)構(gòu)在選型時(shí)，是否選擇了合適的抗側(cè)力體系來(lái)抵抗側(cè)向荷載的作用。說(shuō)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(jí)地震！研究背景及意義3本次研究?jī)?nèi)容翻閱了國(guó)內(nèi)外大量的資料與文獻(xiàn)，多集中于對(duì)兩種抗側(cè)力體系性能的比較分析，通過(guò)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(lèi)似的研究方法。參考相關(guān)文獻(xiàn)，結(jié)合工程實(shí)例進(jìn)行資料整理使用數(shù)值軟件進(jìn)行模擬分析結(jié)果，歸納總結(jié)研究背景及意義純鋼框架點(diǎn)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(jìn)行抗震分析相同的結(jié)構(gòu)形式相同的結(jié)構(gòu)形式相同的結(jié)構(gòu)形式相同的結(jié)構(gòu)形式相同的結(jié)構(gòu)形式鋼框架-側(cè)向支撐PKPM中SATWE模塊進(jìn)行抗震分析PKPM中SATWE模塊進(jìn)行抗震分析相同的結(jié)構(gòu)形式鋼框架-側(cè)向支撐相同的結(jié)構(gòu)形式鋼框架-側(cè)向支撐純鋼框架相同的結(jié)構(gòu)形式純鋼框架相同的結(jié)構(gòu)形式鋼框架內(nèi)填混凝土剪力墻相同的結(jié)構(gòu)形式鋼框架內(nèi)填鋼板剪力墻相同的結(jié)構(gòu)形式框架內(nèi)填混合剪力墻相同的結(jié)構(gòu)形式研究背景及意義研究背景及意義

利用PKPM結(jié)構(gòu)分析軟件，在PMCAD中結(jié)合實(shí)際工程的建筑圖紙建立模型。SATWE模塊會(huì)自動(dòng)提取PMCAD所需要的數(shù)據(jù)，結(jié)合當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)情況進(jìn)行抗震分析。結(jié)合動(dòng)力學(xué)理論，研究對(duì)比各個(gè)結(jié)構(gòu)的層間位移、平均位移、層間位移角，從而具體分析每種抗側(cè)力體系的實(shí)際抗側(cè)力性能，可能影響性能的一些外在因素。總結(jié)每種結(jié)構(gòu)在符合經(jīng)濟(jì)合理的條件下，使用的分布范圍，對(duì)于以后設(shè)計(jì)中，結(jié)構(gòu)選擇這方面有著指導(dǎo)作用。相關(guān)研究工作比較常用的抗側(cè)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(diǎn)剛度抵抗側(cè)向荷載，抗側(cè)能力有限。鋼框架加上側(cè)向支撐，側(cè)向支撐多為桿件，隨著側(cè)向荷載增加，桿件的截面也會(huì)跟著增加，同時(shí)如果桿件過(guò)長(zhǎng)還會(huì)引發(fā)面外穩(wěn)定性的問(wèn)題，所以在抗側(cè)力方面能力有限。根據(jù)前人的文獻(xiàn)資料來(lái)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(cè)向荷載，同時(shí)鋼筋混凝土的造價(jià)很低，經(jīng)濟(jì)性符合我國(guó)的基本國(guó)情，因而前人在這方面的研究很多。相關(guān)研究工作但是該結(jié)構(gòu)也存在一些弱點(diǎn)，即混凝土脆性大，震后修復(fù)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(cè)力體系，由于鋼板直接承受側(cè)向荷載，滯回曲線成飽滿的梭型，可見(jiàn)有很好的吸能、耗能能力。但是鋼板厚度過(guò)厚，經(jīng)濟(jì)性能指標(biāo)差，很難大面積推廣，同時(shí)相關(guān)規(guī)定不健全，有待于進(jìn)一步研究。相關(guān)學(xué)者研究方向?qū)杏诖?。相?duì)于厚板剪力墻，又提出了“薄板剪力墻理論”，圍繞相關(guān)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(qiáng)度的穩(wěn)定性。在這方面的研究課題也很多。相關(guān)研究工作最初的研究工作還得從Benjamin&Williams

，Holmes對(duì)單層結(jié)構(gòu)進(jìn)行單調(diào)加載，從而得出結(jié)構(gòu)的側(cè)向極限承載力開(kāi)始。隨后的幾十年間，人們?yōu)榱藢?shí)現(xiàn)對(duì)于風(fēng)載和地震等振動(dòng)現(xiàn)象的模擬，想出了很多加載方法用于模擬結(jié)構(gòu)的動(dòng)力現(xiàn)象，如循環(huán)加載，擬動(dòng)力加載和振動(dòng)臺(tái)等加載形式。Mallick&Severn對(duì)于兩層縮小尺寸的鋼框架內(nèi)填剪力墻進(jìn)行半圈循環(huán)動(dòng)載試驗(yàn)后發(fā)現(xiàn)，對(duì)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(duì)于側(cè)向的強(qiáng)度沒(méi)有增強(qiáng)，但是對(duì)于側(cè)向剛度的影響還是很大的。相關(guān)研究工作Makinoetal學(xué)者為了了解鋼框架與內(nèi)填墻之間的受力機(jī)理，采用兩組，一組兩個(gè)試件：一個(gè)試件工字型截面的強(qiáng)軸與填充墻垂直，另一個(gè)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(shè)置少量栓釘，這樣由于整體作用，混凝土邊緣就會(huì)出現(xiàn)均勻的裂縫。從實(shí)驗(yàn)結(jié)果看出，強(qiáng)軸與墻面垂直的試件顯示出了較好的延性，同時(shí)第一組實(shí)驗(yàn)結(jié)果與第二組基本相同，可以看出鋼框架對(duì)于抵抗水平向的荷載并沒(méi)有起到想象中該有的作用。相關(guān)研究工作相關(guān)研究工作在1983年，一位加拿大的學(xué)者提出相對(duì)成熟的“薄板屈曲后強(qiáng)度的利用”，他認(rèn)為薄鋼板屈曲之后，并不能意味著構(gòu)件的承載能力的喪失，墻板可以依靠對(duì)角線方向形成的拉力帶繼續(xù)承擔(dān)側(cè)向荷載。預(yù)期結(jié)果

根據(jù)所查閱的國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)來(lái)看，鋼框架的側(cè)向剛度最差，鋼框架內(nèi)填鋼筋混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)，由于側(cè)向荷載全部由鋼筋混凝土內(nèi)填墻承擔(dān)，因而抗側(cè)剛度最大。而鋼框架內(nèi)加鋼板剪力墻由于鋼板墻在側(cè)向力作用下，會(huì)向面外鼓曲影響其受力性能，但是產(chǎn)生的拉力帶會(huì)繼續(xù)承擔(dān)側(cè)向荷載。而鋼板墻外加混凝土板的結(jié)構(gòu)，由于混凝土板的作用，有效地減少了鼓曲作用，預(yù)計(jì)側(cè)向剛度會(huì)大于單純的鋼板剪力墻。鋼框架-側(cè)向支撐結(jié)構(gòu)，在承載后期，添加在內(nèi)部的斜撐由于壓桿失穩(wěn)，會(huì)產(chǎn)生面外的屈曲從而退出工作，但是抗側(cè)力性能以目前還不能斷定。研究進(jìn)度2013年3月—2013年4月：閱讀大量國(guó)內(nèi)外相關(guān)文獻(xiàn)和資料，了解研究領(lǐng)域的最新動(dòng)態(tài)，確定相關(guān)的研究方法。2013年4月—2013年6月：對(duì)于具體事例的背景資