發(fā)布時(shí)間：2020-04-21 04:20

【摘要】：輕鋼龍骨復(fù)合剪力墻結(jié)構(gòu)具有輕質(zhì)高強(qiáng)、環(huán)保節(jié)能、施工快捷等特點(diǎn),在歐美、澳洲和日本等地區(qū)廣泛應(yīng)用于低層住宅。鑒于我國人多地少的基本國情,將傳統(tǒng)的輕鋼龍骨復(fù)合剪力墻結(jié)構(gòu)從低層發(fā)展到多層更符合我國基本國情,同時(shí)也是加快我國住宅產(chǎn)業(yè)化和預(yù)制裝配化發(fā)展的一條有效途徑。在國內(nèi)進(jìn)一步推廣應(yīng)用時(shí),整體結(jié)構(gòu)的抗震性能及破壞模式研究是一個(gè)關(guān)鍵問題。細(xì)胞自動(dòng)機(jī)方法(CA法)作為新的研究方法已被用于網(wǎng)殼破壞模式的研究,能較好預(yù)測出地震作用下的網(wǎng)殼破壞模式。本文將細(xì)胞自動(dòng)機(jī)方法引入規(guī)則多層輕鋼龍骨復(fù)合剪力墻結(jié)構(gòu)的破壞模式預(yù)測,為輕鋼結(jié)構(gòu)整體抗震性能研究提供新的分析思路。首先,針對本課題組提出的輕鋼龍骨復(fù)合剪力墻簡化模型存在的卸載剛度吻合不理想問題,根據(jù)往復(fù)荷載作用下墻體荷載-位移曲線特點(diǎn),利用OpenSEES材料屬性模塊進(jìn)行二次開發(fā),提出了修正的材料本構(gòu)模型。采用修正的材料本構(gòu)模型定義墻體等效支撐簡化模型的斜向支撐,模擬結(jié)果表明:墻體簡化分析模型的非線性特性以及強(qiáng)度退化、剛度退化、捏攏等特點(diǎn)與試驗(yàn)結(jié)果基本一致。其次,建立多層輕鋼龍骨復(fù)合剪力墻結(jié)構(gòu)的整體簡化分析模型,并提出適用于輕鋼結(jié)構(gòu)破壞模式預(yù)測的一維單向細(xì)胞自動(dòng)機(jī)模型。按振型分解反應(yīng)譜法計(jì)算結(jié)構(gòu)在水平地震作用下各樓層的層間剪力,將標(biāo)準(zhǔn)化后的樓層層間剪力值定義為樓層細(xì)胞的細(xì)胞狀態(tài)值。在此基礎(chǔ)上,考慮細(xì)胞自動(dòng)機(jī)模型中相鄰細(xì)胞狀態(tài)值對中心細(xì)胞狀態(tài)值的影響,采用曼哈頓距離計(jì)算細(xì)胞狀態(tài)相似系數(shù),并選取細(xì)胞狀態(tài)相似系數(shù)最小值的細(xì)胞為相似匹配細(xì)胞,建立了細(xì)胞狀態(tài)相似匹配準(zhǔn)則。根據(jù)細(xì)胞狀態(tài)相似匹配結(jié)果,將已知結(jié)構(gòu)的破壞模式賦予被預(yù)測結(jié)構(gòu),從而得到被預(yù)測結(jié)構(gòu)的破壞模式。最后,采用細(xì)胞自動(dòng)機(jī)方法對三種類型的規(guī)則輕鋼龍骨復(fù)合剪力墻結(jié)構(gòu)在不同地震作用下的破壞模式進(jìn)行預(yù)測,并與時(shí)程分析結(jié)果進(jìn)行對比:(1)對于采用一種類型墻體的豎向規(guī)則結(jié)構(gòu),從已知結(jié)構(gòu)庫中選取基本自振周期和結(jié)構(gòu)側(cè)向剛度相似的結(jié)構(gòu)用于破壞模式預(yù)測。分別利用三種類型墻體的已知結(jié)構(gòu)庫對被預(yù)測結(jié)構(gòu)進(jìn)行破壞模式預(yù)測。預(yù)測結(jié)果表明,采用與被預(yù)測結(jié)構(gòu)墻體構(gòu)造相同的已知結(jié)構(gòu)庫,所得預(yù)測結(jié)果誤差最小,被預(yù)測結(jié)構(gòu)頂層位移最大預(yù)測誤差為5.43%;(2)對于采用兩種類型墻體的規(guī)則結(jié)構(gòu),先根據(jù)不同的墻體組合方式構(gòu)建已知結(jié)構(gòu)庫,并從已知結(jié)構(gòu)庫中篩選出與被預(yù)測結(jié)構(gòu)基本自振周期相近的結(jié)構(gòu),再根據(jù)樓層中兩類墻體的組合方式,篩選出與被預(yù)測結(jié)構(gòu)樓層的側(cè)向剛度退化規(guī)律相似的已知結(jié)構(gòu)樓層用于細(xì)胞狀態(tài)值的相似匹配,依據(jù)相似匹配結(jié)果對被預(yù)測結(jié)構(gòu)破壞模式進(jìn)行預(yù)測,預(yù)測得到的結(jié)構(gòu)頂層位移最大誤差為2.31%,預(yù)測效果很好;(3)對于采用一種類型墻體的豎向不規(guī)則結(jié)構(gòu),首先依據(jù)基本自振周期對已知結(jié)構(gòu)進(jìn)行初步篩選,再從篩選出的已知結(jié)構(gòu)中選取與被預(yù)測結(jié)構(gòu)樓層側(cè)向剛度豎向分布規(guī)律相近的樓層進(jìn)行細(xì)胞狀態(tài)的相似匹配,最后根據(jù)相似匹配結(jié)果對被預(yù)測結(jié)構(gòu)的破壞模式進(jìn)行預(yù)測。預(yù)測得到的最大層間位移樓層與時(shí)程分析結(jié)果一致,被預(yù)測結(jié)構(gòu)頂層位移的最大預(yù)測誤差為14.67%。三種類型的輕鋼結(jié)構(gòu)破壞模式預(yù)測結(jié)果表明了細(xì)胞自動(dòng)機(jī)方法用于規(guī)則的多層輕鋼龍骨復(fù)合剪力墻結(jié)構(gòu)破壞模式預(yù)測的正確性與可行性。
【圖文】：

開始研究多層輕鋼龍骨復(fù)合剪力墻結(jié)構(gòu)住宅并將其付諸于實(shí)踐[7-9]，圖1.2為兩棟美國建造的輕鋼龍骨復(fù)合剪力墻結(jié)構(gòu)房屋住宅。我國人口眾多，人均土地占有量小，將傳統(tǒng)的低層輕鋼龍骨復(fù)合剪力墻結(jié)構(gòu)住宅體系擴(kuò)展為多層輕鋼結(jié)構(gòu)住宅體系符合我國基本國情，同時(shí)也是加快我國住宅產(chǎn)業(yè)化和預(yù)制裝配化發(fā)展的一條有效途徑。圖1.2 多層輕鋼龍骨復(fù)合剪力墻結(jié)構(gòu)房屋住宅（a）鋼框架龍骨 （b）建筑外觀

第一章 緒論第一章 緒論1.1 研究背景輕鋼龍骨復(fù)合剪力墻結(jié)構(gòu)體系源于傳統(tǒng)的木結(jié)構(gòu)[1]，是一種以冷成型鋼龍骨構(gòu)件和輕型墻板（如石膏板、OSB板、玻鎂板、彩鋼波紋板等）共同作為承重和維護(hù)結(jié)構(gòu)的新型建筑結(jié)構(gòu)體系。輕鋼龍骨復(fù)合剪力墻結(jié)構(gòu)住宅具有舒適、環(huán)保、節(jié)能、高效等獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)和良好的綜合效益，，是一種新的建筑結(jié)構(gòu)體系，在美國、澳大利亞、日本等國家得到較普遍的應(yīng)用[2]。與傳統(tǒng)住宅結(jié)構(gòu)相比，輕鋼龍骨復(fù)合剪力墻結(jié)構(gòu)具有施工周期短、抗震性能好、機(jī)械化程度高等優(yōu)點(diǎn)[3]，同時(shí)由于結(jié)構(gòu)構(gòu)件自重輕，施工現(xiàn)場不需要大型起吊設(shè)備，施工噪音小，建筑垃圾少，鋼材可回收利用，屬于綠色環(huán)保建筑[4-5]。在國家提倡綠色環(huán)保建設(shè)、裝配式住宅的大背景下，定型化、產(chǎn)業(yè)化的輕鋼龍骨復(fù)合剪力墻結(jié)構(gòu)體系作為民用住宅建筑中的一種綠色環(huán)保型結(jié)構(gòu)體系，在國內(nèi)得到迅速發(fā)展和應(yīng)用[6]。圖 1.1 為北京納帕溪谷輕鋼結(jié)構(gòu)住宅項(xiàng)目工程。
【學(xué)位授予單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TU398.2;TU352.11

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2635355