防屈曲支撑在竖向不规则钢结构中的抗震性能优化研究

摘要

不规则结构可分为平面不规则结构和竖向不规则结构两大类。无论是平面不规则还是竖向不规则，均是地震作用下诱发结构破坏甚至倒塌的极其不利的因素。我国是一个地震频发的国家，从而对不规则结构的抗震性能提出了更高的要求。为了提高结构的抗震安全性，采取的应对措施针对结构受力的不同特点可以有多种多样，防屈曲支撑（简称BRB）耗能减震技术就是其中非常有效的一种方法。本文主要研究防屈曲支撑对竖向不规则钢结构的抗震性能的影响及防屈曲支撑的优化布置方案。
　　本文首先对不规则结构及耗能减震技术进行了概述，阐述了不规则结构的分类及研究现状。然后，结合工程案例，运用有限元软件ETABS对结构进行初步分析，得出结构的软弱层，并据此设计出三种不同的防屈曲支撑布置方案。对原结构及布置防屈曲支撑的三种不同方案建立相应的有限元计算模型，对各种方案分别做了模态分析、振型分解反应谱分析和时程分析。
　　最后，通过对比分析各方案的模拟结果（结构周期比、楼层位移、层间位移角、时程曲线及防屈曲支撑滞回曲线和结构整体耗能分析等）研究得出:三种防屈曲支撑布置方案均提高了竖向不规则结构整体的抗侧刚度，改善了结构因立面收进部位造成的软弱层效应，改善了结构的受力情况，增强了结构抵御地震的破坏作用。且方案二、方案三明显优于方案一，方案三与方案二相比减震耗能指标方案三稍优，再综合考虑其经济因素（如成本造价、耗材数量等），进一步得出此类工程防屈曲支撑布置的优选方案为方案二。本研究可以为防屈曲支撑在竖向不规则钢结构中的应用提供一定的指导意义。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 本课题的研究背景及意义

1．2 不规则结构的研究

1．2．1 平面不规则结构的定义

1．2．2 竖向不规则结构的定义

1．2．3 对竖向不规则结构的研究

1．3 耗能减震技术的概述

1．3．1 耗能减震技术的原理

1．3．2 耗能减震技术的优势

1．3．3 设计耗能元件的新思想

1．4 防屈曲支撑

1．4．1 防屈曲支撑耗能减震特性

1．4．2 防屈曲支撑的研究现状

1．5 课题研究的主要目的与内容

1．5．1 研究目的

1．5．2 研究内容

第2章 防屈曲支撑的理论分析

2．1 防屈曲支撑的构造

2．2 防屈曲支撑工作原理

2．3 防屈曲支撑力学模型

2．4 防屈曲支撑的参数

2．4．1 等效刚度

2．4．2 等效阻尼比

2．4．3 应力集中因子

2．4．4 连接段承载力

2．4．5 约束刚度

2．4．6 其它参数

2．5 本章小结

第3章 防屈曲支撑布置方案的设计与建模

3．1 防屈曲支撑的主要分析软件

3．1．1 防屈曲支撑分析软件

3．1．2 ETABS结构分析软件

3．2 防屈曲支撑在ETABS中的实现

3．2．1 塑性连接单元

3．2．2 参数的设置

3．3 工程概况

3．3．1 工程案例

3．3．2 主要构件截面尺寸

3．3．3 荷载与计算假定

3．4 模型的建立

3．5 防屈曲支撑布置方案

3．6 本章小结

第4章 结构动力特性和振型分解反应谱分析

4．1 结构动力特性

4．1．1 模态分析

4．1．2 结构自振周期分析

4．1．3 结构前三阶振型图

4．2 振型分解反应谱分析

4．2．1 基本理论

4．2．2 反应谱函数和分析工况

4．2．3 楼层最大位移

4．2．4 层间位移角

4．3 本章小结

第5章 竖向不规则结构的时程分析

5．1 时程分析基本理论

5．2 地震波的选取与调整

5．2．1 地震波选取

5．2．2 地震波的调整

5．3 多遇地震下时程分析

5．3．1 结构最大层位移

5．3．2 结构层间位移角

5．3．3 结构顶点位移时程曲线

5．3．4 结构顶点加速度分析结果

5．3．5 结构基底剪力分析结果

5．3．6 防屈曲支撑滞回曲线

5．4 罕遇地震下时程分析

5．4．1 结构最大层位移

5．4．2 结构层间位移角

5．4．3 结构顶点位移时程曲线

5．4．4 结构顶点加速度分析结果

5．4．5 结构基底剪力分析结果

5．4．6 防屈曲支撑滞回曲线

5．4．7 结构能量分配

5．5 本章小结

结论与展望

致谢

参考文献

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