正交正放鋼-混凝土組合空間網(wǎng)格盒式結(jié)構(gòu)研究與應用.pdf

1、土地資源是國民經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的核心和基礎，合理地開發(fā)和利用土地資源是關(guān)系國計民生的大事。我國是一個人多地少的國家，土地資源的匱乏與工業(yè)化、城鎮(zhèn)化對土地資源的需求之間的矛盾日益顯著。發(fā)展多層大跨度公共與工業(yè)建筑，提高土地資源利用效率，研發(fā)新型結(jié)構(gòu)體系是關(guān)鍵舉措。
　　本文提出了一種適用于多層大跨度公共與工業(yè)建筑的新型結(jié)構(gòu)體系，即多層大跨度正交正放鋼網(wǎng)格盒式結(jié)構(gòu)，此種新型結(jié)構(gòu)體系受力性能良好，應用空間廣闊，尤其在公共與工業(yè)建筑中，在節(jié)

2、約材料、提供較大利用空間的同時還可解決當前用地緊張的問題，并且已經(jīng)應用于十多項實際工程中。大量工程實踐表明此種新型結(jié)構(gòu)體系的結(jié)構(gòu)拼裝單元均在工廠加工，運送至現(xiàn)場采用高強螺栓等強連接，提高了施工進度和施工文明程度，降低了施工造價，工廠的高精度加工水平也為工程質(zhì)量提供了可靠地保證。
　　本文采用試驗研究與理論分析相結(jié)合的方法，對多層大跨度正交正放鋼網(wǎng)格盒式結(jié)構(gòu)進行了靜力分析、抗震分析、模態(tài)和舒適度分析以及連續(xù)倒塌分析，主要完成了以下研

3、究工作:
　　(1)詳細介紹了鋼-混凝土組合空腹夾層板的主要構(gòu)造特點，采用擬夾層板法對空腹夾層板的理論計算公式進行推導，通過與有限元分析結(jié)果的對比表明本文的理論公式具有較高精度。同時本文提出一種計算空腹夾層板的簡化方法，通過實例驗證了該方法具有較好的精度以及更加廣泛的適用范圍。
　　(2)詳細介紹了鋼網(wǎng)格框架墻的主要構(gòu)造特點，基于框架作用機理，說明了鋼網(wǎng)格框架墻抗側(cè)剛度明顯優(yōu)于常規(guī)框架結(jié)構(gòu)。采用反彎點法和能量變分法推導出鋼網(wǎng)

4、格框架墻側(cè)移計算公式，通過有限元對比分析驗證了推導過程具有較高的精度。
　　(3)通過對實際工程中一榀框架墻進行1∶1仿真模型滯回試驗得出鋼網(wǎng)格框架墻的破壞形態(tài)表現(xiàn)為墻架頂部T形梁出現(xiàn)面外屈曲而引起的局部破壞。墻架的滯回曲線、骨架曲線及延性系數(shù)等試驗結(jié)果表明鋼網(wǎng)格框架墻承載能力較強，耗能及變形恢復較好，作為盒式結(jié)構(gòu)的主要抗側(cè)構(gòu)件具有良好的抗震能力。通過參數(shù)化有限元分析，表明墻頂兩道T型梁截面剛度的增大以及框架墻密柱截面剛度的增大對

5、提高墻架的極限承載力及延性具有很好的效果，其中框架墻密柱截面剛度影響更加明顯。層間兩道H型層間梁的截面剛度對墻架的承載能力和延性貢獻不大。
　　(4)對南京多功能辦公廳盒式結(jié)構(gòu)和常規(guī)框架結(jié)構(gòu)兩種結(jié)構(gòu)體系進行抗震性能的對比分析。振型分解反應譜法、彈性時程分析法以及彈塑性時程分析法的分析結(jié)果均表明盒式結(jié)構(gòu)在用鋼量減小15.07％的前提下較常規(guī)框架結(jié)構(gòu)具有更好的抗震性能。
　　(5)通過貴州省博物館新館5D影廳現(xiàn)場模態(tài)測試試驗，表

6、明正交正放鋼-混凝土組合空腹夾層板樓蓋基頻較低，自振頻率比較密集，屬于模態(tài)密集型結(jié)構(gòu)。通過參數(shù)化分析，表明跨高比以及空腹率對樓蓋基頻有明顯的影響，并對樓蓋進行基頻回歸分析推導出樓蓋基頻與跨高比和空腹率的關(guān)系式，為鋼-混凝土組合空腹樓蓋在實際工程中的運用提供極大便利。
　　(6)對貴州省博物館新館5D影廳進行了現(xiàn)場舒適度測試試驗，通過匯總大量的單人與多人行走激勵工況測試結(jié)果得到最不利工況，并為實際工程應用提出一系列的防患和加強措施。

7、有限元分析結(jié)果與試驗測得的數(shù)據(jù)吻合較好，各工況下樓蓋的加速度峰值均滿足國際標準化組織ISO標準及我國《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》的要求，表明樓蓋的整體剛度較大，同時也說明本文所提出的分析樓蓋舒適度的方法具有很好的實際應用價值。
　　(7)對南京多功能辦公廳盒式結(jié)構(gòu)和常規(guī)框架結(jié)構(gòu)兩種結(jié)構(gòu)體系分別采用拆除構(gòu)件法進行了連續(xù)倒塌分析。從底層剩余框架柱的軸力變化以及失效點最大豎向位移兩個方面說明盒式結(jié)構(gòu)較框架結(jié)構(gòu)在用鋼量減小15.07％的