隅撐支撐鋼框架的抗震性能和設計研究.pdf

1、隅撐支撐鋼框架是一種新型的耗能抗震結(jié)構(gòu)形式，它是利用隅撐的塑性變形進行耗能。在彈性階段，隅撐支撐使結(jié)構(gòu)具有較大的側(cè)向剛度，能夠滿足高層鋼結(jié)構(gòu)的側(cè)移要求；在罕遇地震時，由于隅撐屈服進入塑性，結(jié)構(gòu)具有很強的耗能能力和較好的延性，是適用于高烈度震區(qū)的一種有效的抗側(cè)力結(jié)構(gòu)體系；而且，由于隅撐是次要構(gòu)件，從而使得結(jié)構(gòu)的修復方便且費用較低。本文主要研究了隅撐支撐鋼框架的抗震性能、彈塑性分析模型和設計方法。 本文通過兩榀1∶2隅撐支撐鋼框架模

2、型的單調(diào)加載試驗，研究了隅撐支撐鋼框架的抗側(cè)力性能和破壞機理。試驗表明，隅撐首先發(fā)生屈服，隅撐具有很好的變形能力，在梁、柱還未損壞的情況下，隅撐就可以發(fā)生嚴重的塑性變形，使結(jié)構(gòu)具有很好的滯回耗能性能和延性。通過合理的設計，可以使梁柱避免發(fā)生損壞。 為研究隅撐支撐鋼框架的抗震性能和設計參數(shù)，本文用ANSYS建立了非線性有限元分析模型。建模時，梁、柱和隅撐采用非線性殼單元shell181，支撐采用梁單元Beam188，兩種單元都考慮

3、了幾何和材料的雙重非線性，采用線性隨動強化模型來考慮鮑辛格效應。并通過和試驗結(jié)果進行對比，驗證了該模型的正確性。通過對隅撐支撐鋼框架模型進行單調(diào)加載和循環(huán)加載下的有限元分析，主要研究了隅撐和柱的截面剛度比、隅撐的長度、隅撐的方向和結(jié)構(gòu)的高跨比對隅撐支撐鋼框架抗震性能的影響，并給出了設計建議。 為簡化隅撐支撐鋼框架的非線性分析，本文提出了隅撐支撐耗能體系的概念，把隅撐支撐體系當作一個獨立的耗能器，這樣隅撐支撐鋼框架就可看作主體框架

4、加耗能器的結(jié)構(gòu)形式。并證明了該彈塑性分析模型的正確性。通過分析隅撐支撐鋼框架的工作機理，給出了其恢復力模型，并給出了隅撐支撐鋼框架的恢復力特性曲線的簡化計算方法。用有限元方法證明了該簡化計算方法的正確性。從而為隅撐支撐鋼框架的非線性分析提供了一種新的分析方法。 利用本文提出的彈塑性分析模型，研究了隅撐支撐鋼框架的非線性時程分析方法。并用MATLAB語言編制了非線性時程分析程序，該程序可用來分析具有雙線型的層間剪切型結(jié)構(gòu)在地震作用

5、下的彈塑性反應。 目前世界各國(包括我國)的抗震設計規(guī)范大都以控制結(jié)構(gòu)物的層間彈塑性變形來防止結(jié)構(gòu)物的倒塌。近年來通過震害調(diào)查和研究發(fā)現(xiàn)，建筑結(jié)構(gòu)的地震損傷不僅與結(jié)構(gòu)的層間變形有關(guān)，而且和結(jié)構(gòu)在地震過程中的累積滯回耗能有關(guān)，因此，本文探討了隅撐支撐鋼框架基于能量分析的設計方法。并利用本文給出的簡化分析模型編制了用于計算結(jié)構(gòu)地震總輸入能量的程序。 最后，結(jié)合我國的規(guī)范提出了隅撐支撐鋼框架的基于變形和能量準則的兩階段設計方法