钢交错桁架结构体系改进型楼板抗剪性能试验研究-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 PAGE PAGE 3 交错柿架结构体系在竖向荷载作用下，荷载由楼板传到支撑柿架的上下弦， 再传到外围的柱子上，柱中的弯矩很小，主要承受轴向力。在水平荷载作用下， 剪力通过珩架和楼版传递 ，在柱中基本上不会出现很大的弯矩，当采用 H 型钢时， 可以使 H 型钢的腹极与珩架相连，这种柱子朝向可以提高房屋的纵向刚度。 当采 用钢管混凝土柱时，可充分发挥两种材料的特点 l习，因而交错楠架结构体系可选用 钢管混凝土柱来降低造价。 圈 1.1 衔巢落地式交错椅架 图 1.2 衔架不落地式交错街架 通常在平面狭长的建筑设计中，由于横向受风面积很大，结构在短边方向往 往出现外柱受拉的情况。交错楠架结构体系则可调动整个建筑的重量来抵抗倾覆 力矩。由于交错柿架结构体系尽量将柱布置在建筑的外侧 ，一方面因为拥有了最 大的横向跨度 ，使得抵抗倾覆力矩的效率提高:另 一方面将建筑的全部重量集中 于外柱，产生的重力足以抵抗倾覆力矩所产生的上拔力 (2)。 在交错椅架结构体系的纵向方向 ，侧向荷载可以利用常用的支撑体系来抵抗。 为充分利用交错楠架钢结构体系自身优势，许多工程尽量将两个纵面设计成刚接 框架，这主要是由于柱在珩架平面内以承受轴力为 主，弯矩较小:柱截面自身强 轴垂直于房屋纵向方向，这样可以充分利用柱的抗弯刚度。 交错楠架结构体系的受力特点是 ，建筑物整体框架在抵抗水平荷载作用时像 一个悬臂梁。所有柱子只布置在建筑物的周边，其作用相当于 工字形悬臂梁的翼 缘板，柱间珩架起着悬臂梁腹板的作用 ，因此体系的横向刚度比较大，侧向位移 较小，变形性能介于纯框架与剪力墙结构之间，与框架 一剪力墙结构的变形性能 类似I31. 作用在交错衔架结构上的水平荷载所产生的剪力，通过楼层极及连接件传给 楠架，再通过街架传递给柱子，最后传给基础。楼层板的作用犹如平面放置的刚 性隔板，在两片相邻的柿架间传递着水平剪力，交错荷架体系中水平力的传递途 径如图 1-3 所示。体系中单榻珩架的变形图，分别如图1. 4a 和图1.4b 所示，在刚 性楼层板作用下的相邻两榻框架的实际变形图，如图1. 4c 所示。囱图1.4c 可以看 出整个建筑物的变形犹如悬臂梁。囱于水平荷载是由楼层板直接传递给平面楠架， 再通过楠架传递给柱子，因此柱子中的内力主要为轴力，弯矩、剪力较小。 隔扳回力 图 1.3 交错街架体系水平荷载的传力途径 a b c 图 1.4 交错街架体系的变形 1.3 交错精架结构体系及混凝土楼板的研究进展 1.3.1 交错靳架结构体系的研究进展 交错珩架结构体系的理论研究开始于 20 世纪 60 年代，最初是由美国麻省理 工学院 Hansen， Paul 等人在美国钢铁公司 (u.s. Steel Corp.)的资助下对多种结构体 系进行了研究，目的是为具有狭长平面特点的高层结构开发 一种结构体系，并最 终提出了交错珩架这一经济、高效的结构体系。 1966 年，美国麻省理 工学院建筑 和土木工程系 Marvin E. Goody、Robert J. Hansen 等人(4)组成的研究小组对交错柿 架体系的布置和受力特点进行了分析，总结出交错街架体系优 于其它体系的特点， 得出来用刚接框架、带支撑的框架和交错楠架 三种结构体系每平方英尺的用销量 之比为 6:5:3。但G∞dy、Hansen 等人对交错柿架的分析着重于建筑方面，对结构 的考虑较少。 1971 年， John.B.Scalzi[S)基于刚性楼板的假设，着重从交错楠架体系结构上进 行了考虑，首先提出了交错街架考虑空间协同工作的平面分析模型，该模型的含 义是:虽然平面珩架是在两个相邻框架内交错布置的，但平面楠架对整个框架的支 撑作用等同于在一幅框架内依次连续布置平面楠架，竖向荷载通过楼板以集中力 的形式传递到楠架的上下弦，侧向荷载则全部由精架斜轩承受，水平剪力通过楼 板传给街架上弦并通过珩架腹杆传至下层楼板，且这 些剪力均作用于弦杆和楼板 连接点上，构件的计算和设计可按理想镜接楠架的方法进行。 1974年 Robert D.Hanson 等人(6)对交错楠架结构体系的抗震设计提出了一种设 计法则。采用该设计法则设计的交错楠架结构体系房屋在设防烈度为小震作用 下 结构保持弹性，在强震作用下结构的弹塑性反应为预期的模式，塑性锻仍仅出现 在中间节间的弦杆上。文中分别按美国规范 (UBC)抗震设计法则和 Robert D. Hanson 等人提出的设计法则设计了两栋 40 层交错楠架结构，并对结构在1.5倍 EL Cer巾。披作用下的地震反应进行了比较。得出如下结论: (1)