论文题目：新型轻钢装配式结构抗震性能试验与理论研究
摘要：在国家大力发展装配式结构的战略背景下,新型轻钢装配式结构以其轻质高强、工业化程度高的优点应运而生。该类结构是在钢框架中内嵌入冷弯薄壁型钢墙体组成,属于钢框架-复合墙体结构,以冷弯薄壁型钢墙体作为第一道抗震防线,钢框架作为第二道抗震防线,具有优良的抗震性能。目前国内外对于新型轻钢装配式结构的抗震性能研究主要集中于数值模拟分析,试验研究屈指可数。因此,本文对该类结构进行抗震性能试验研究,并利用有限元方法进行分析,主要工作如下:（1）开展了一榀新型轻钢装配式结构和两榀冷弯薄壁型钢墙体试件在低周往复荷载作用下的试验研究,得到延性、耗能能力、刚度及承载力等主要指标,考察试件的主要破坏模式和耗能机理,总结分析了新型轻钢装配式结构和冷弯薄壁型钢墙体的抗震性能。（2）进行了冷弯薄壁型钢、热轧型钢、竹木碳纤维板的材料性能试验研究,为后续的有限元研究提供了可靠的材性数据。（3）通过冷弯薄壁型钢墙体在有无覆竹木碳纤维板下的抗震性能比较,验证了竹木碳纤维板对墙体的支撑作用。（4）比较冷弯薄壁型钢墙体在有无受到钢框架约束下的受力性能,并对比新型轻钢装配式结构与钢框架-钢板剪力墙结构的滞回性能,验证了冷弯薄壁型钢墙体在受到钢框架四周约束后成为核心墙体,可以充当剪力墙的合理性。（5）基于有限元计算结果与试验结果完成较好的拟合,建立了新型轻钢装配式结构模型,阐述了该类结构的工作机理,并对钢框架与冷弯薄壁型钢墙体之间的耦合效应进行了探讨,表明耦合效应带给结构抗震性能的提升效果。针对冷弯薄壁型钢骨架壁厚、竹木碳纤维板厚度、竖向荷载、刚性斜撑、钢框架截面大小等影响因素进行分析,比较结构的承载能力、抗侧刚度和耗能能力,得出一系列有益的影响规律,对该类结构的设计方法进行了探讨,并给出设计建议。（6）根据新型轻钢装配式结构抗震性能试验研究结果,给出四折线滞回模型,用以描述该类结构的滞回性能;基于钢框架-钢板剪力墙结构的设计简化思路,给出针对新型轻钢装配式结构的多拉杆设计简化模型,并修正了斜拉杆截面面积计算公式。
关键词：新型轻钢装配式结构;抗震性能;剪力墙;耦合效应;设计简化
学科专业：土木工程
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 课题研究背景
1.2 国内外研究现状
1.2.1 冷弯薄壁型钢墙体研究现状
1.2.2 新型轻钢装配式结构研究现状
1.2.3 钢框架-钢板剪力墙结构研究现状
1.3 研究思路和研究内容
1.3.1 研究思路
1.3.2 研究内容
第二章 冷弯薄壁型钢墙体抗震性能试验研究
2.1 试验概况
2.1.1 试件设计
2.1.2 加载装置
2.1.3 加载制度
2.1.4 测量内容
2.2 主要材料性能测试
2.2.1 冷弯薄壁型钢
2.2.2 竹木碳纤维板
2.3 试验现象及破坏特征
2.3.1 骨架试件SW
2.3.2 覆板试件CW
2.4 试验结果分析
2.4.1 滞回曲线
2.4.2 骨架曲线
2.4.3 延性和耗能性能
2.4.4 刚度退化
2.4.5 承载力退化
2.4.6 应变分析
2.5 本章小结
第三章 新型轻钢装配式结构抗震性能试验研究
3.1 试验概况
3.1.1 试件设计
3.1.2 加载装置
3.1.3 加载制度
3.1.4 测量内容
3.2 热轧型钢材料性能测试
3.3 试验现象及破坏特征
3.4 试验结果分析
3.4.1 滞回曲线
3.4.2 骨架曲线
3.4.3 延性和耗能性能
3.4.4 刚度退化
3.4.5 承载力退化
3.4.6 应变分析
3.5 有无钢框架约束墙体的比较
3.6 滞回性能比较
3.7 简化滞回模型
3.8 本章小结
第四章 新型轻钢装配式结构有限元分析
4.1 有限元模型的建立
4.1.1 单元选择和模型的建立
4.1.2 网格划分
4.1.3 边界条件及加载条件
4.1.4 材料本构输入
4.2 有限元模型的验证
4.2.1 冷弯薄壁型钢墙体
4.2.2 新型轻钢装配式结构
4.3 本章小结
第五章 参数分析及设计方法探讨
5.1 基准算例
5.2 参数分析
5.2.1 冷弯薄壁型钢骨架壁厚
5.2.2 竹木碳纤维板厚度
5.2.3 竖向荷载
5.2.4 钢框架截面大小
5.2.5 刚性斜撑
5.3 设计简化模型
5.4 设计方法探讨
5.4.1 设计思路
5.4.2 设计建议
5.5 本章小结
第六章 结论与展望
6.1 结论
6.2 展望
参考文献
致谢