钢框架内填Rc剪力墙结构内力计算分析简化模型-结构工程专业论文.docxVIP

西安建筑科技大学硕士学位论文 西安建筑科技大学硕士学位论文 困 1.1).众所周知，钢结构的缺点就是刚度小，优点是变形能力强，而钢筋混凝土剪力 墙的刚皮大，变形能力小，并且在遭遇大震情况下通过剪力培开裂和塑性变形来耗能， 因此将两者结合起来，充分发挥各 向的优势，弥补各自在结构抗震中的不足 ，即形成 了钢框架内填 RC 剪力墙结构体系。该体系中钢梁柱可作为边界构件抵抗全部竖向荷 载和大部分整体弯矩，而 RC(钢筋混凝土)内填充墙可承担几乎全部水平力，并可有效 地增加结构侧向刚度，减小侧移，降低对钢握架的抗震要求.使用刚性连接的钢框架 经济性良好，并且能确保结构在大变形情况下的整体性。因此 SRCW 结构将钢与 RC 剪力锚的优点结合起来，充分发挥了两者的优点弥补了它们的不足，增加了结构的延 性和耗能能力并有效地减小了结构的侧移. SRCW 结构的组合作用是由剪力钉或高强 蝶栓的连接来实现的，它在制框架和钢筋混凝土剪力墙间传递剪应力并将两者结合起 来发挥组合结构中构件能相互提供约束的作用 ，这也减少了钢筋混凝土墙中对角线受 压带的过早形成与压 坏。 剧 川 钢低头巳·钢筋混凝土剪力煽结构体系 1.1.2 锅框架内填 RC剪力墙结构的发展以及本课题的意义 、 ∞ 20 世纪 90 年代以来，由于建筑功能和城市规划的需要，城市土地价格的高涨，国 内各大城市出现了一大批 l m 以上的超高层建筑，在高层建筑中，侧向荷载特别是地 震荷载迦常在设计中起到控制作用，但用于高层建筑的钢结构刚度小，混凝土结构自 重大，施工周期长，因此它们大多是采用钢结构和钢一混凝个混合结构 体系，如铜管 泪凝土、混合结构、型钢混凝上结构，山于我国钢 材产量有限，制材的价格偏高，因此 i在结构的使用是完全符合我国因怕的 。钢一混凝土混合结构体系作为一种新兴的结构 体系，兼有钢结构和混凝土结构的优点 ，既能满足结构形式的多样化，又降低 了工程 造价 ，并且节约了钢材，符合同家的时持续发展战略， 符合国家的政策导向。可以预 见，这种结构在土木-工程特别是高层建筑中将有着光明的应用 前景.但以往的混合结 构中的钢筋混凝土剪力墙在结构受力中大多都起到承担竖向荷载的作用，由于轴向 压 力的存在，从而降低了剪力墙的变形能力 ，降低了结构的抗震性能，而本文研究的刚 性连接钢框架内填 RC 剪力墙结构，设计原则上不让剪力墙承担坚向荷载 ，并通过有 效的构造措施达到这样的曰的，从而使剪力墙具有更好的延件，耻而使 SRCW 结构体 2  系在长周期侧向荷载下即风荷载下具有良好的刚度，在短周期荷载即地震荷载特别是 大震中有良好的耗能性能，保证结构遭遇大震时不倒塌。 但同时应该看到，日前对这种结构体系的了解还不够深入，以往研究多局限于静 载和拟动力试验，相应的研究也不是很多，我国尚未形成相应的规范 ，还需要进行大 量的研究工作。由于该结构形式主要应用于高层建筑，因此对该结构的抗震性能的研 究显得更加重要 ，但是国内对 SRCW 结构抗震性能的研究工作明显落后于工程实践。 本课题为顾强教授 主持的国家自然科学基金项目 {刚性节点钢框架内填钢筋混凝 土剪力墙混合结构破坏机理和抗震性能研究}(资助项目编号: 的子课题。本 文利用 FEM 软件 SAP2000 和 ANSYS 对 SRCW 组合结构进行有限元模拟。本文的主 要目的是通过对刚性连接钢框架内填钢筋混凝土结构的力一变形性能的模拟，从而得 出结构整体的刚度特性，进而提出整体结构的内力计算分析简化模型和简便精确的计 算公式，为该类结构的工程设计提供理论依据和参考。 1.2 SRCW 结构研究现状 1.2.1 SRCW 结构在国外的研究砚状 对 SRCW 结构的研究国外起步较旱 ，该体系的研究工作开始于单调静载。 BenjaminWilliams(2)，Holm臼阴，对单层 SRCW 结构进行了单调静力加载试验研究 。 随着人们对建筑结构的研究的越来越探入，对风荷载、地震等振动现象的认识，研究 工作开始侧意于 SRCW 结构在循环荷载下性能的研究 工作。近年来各国进行过不同形 式的加载试验，用于模拟该结构在变化侧向荷载下的受力状况和破坏形态 ，特别是地 震荷载:即拟 J力试验 ，循坷、加载试验和振动台试验。 日本学者 Makino et al(町对两组内填钢筋混凝土墙的门式刚架进行了试验研究，试 验设计了两组试件，每组都有两个试件，且分别设计成钢框架柱的强轴和弱轴与剪力 墙的平面垂直。试验加载中 ，在试件坚向施加常量荷载，同时在侧向施加水平循环荷 载。第一组试件是先对钢框架循环加载至非弹性阶段，然后再浇注钢筋混凝土墙。第 二组的两个试件的尺寸以及形式分别与第一组试件相同，不同之处是先在