屈曲约束支撑钢框架结构体系的抗震性能研究

摘要

传统的钢框架结构在强震作用下,具备一定的承载能力。但是,传统钢框架体系由于没有支撑的存在,无法提供足够的侧向刚度,会发生较大的侧移,无法满足抗震三水准的要求。为了解决这一问题,通常采用的有效方法之一是在传统钢框架的基础上增加一定的支撑,构成具有更好抗震性能的钢框架支撑结构体系。
　　屈曲约束支撑钢框架体系是传统中心支撑框架的一种特殊类型。该结构体系表现出极佳的承载能力和耗能性能。它在地震作用下,只有屈曲约束支撑进入塑性阶段,进行耗能,其他结构均能保持弹性状态。在中国台湾和日本,屈曲约束支撑运用广泛。这两个地区均将屈曲约束支撑看成滞后阻尼,将屈曲约束支撑一框架结构体系按并行系统进行设计。随着屈曲约束支撑技术的不断发展,最近在美国,它更是被应用于铰接框架,作为主要的横向刚度和强度提供者。
　　本文针对以上三个地区屈曲约束支撑钢框架结构的不同特点,分析屈曲约束支撑钢框架的抗震性能。本课题主要阐述了以下的主要内容:
　　1、介绍了耗能减震和耗能减震结构的基本内容,重点介绍了屈曲约束支撑和屈曲约束支撑钢框架的构造和受力特点以及国内外的研究应用情况。
　　2、本文以典型的多层屈曲约束支撑钢框架为研究对象,屈曲约束支撑水平分摊率β及框架形式为主要研究参数,通过底部剪力法以及Ai分布法设计六个分析模型。
　　3、介绍弹塑性静力分析法,给出弹塑性静力分析公式,采用弹塑性静力分析公式分析各个设计模型,得出各个模型的层剪力、层间位移及框架塑性铰分布情况。
　　4、介绍弹塑性动力时程分析法,并用弹塑性动力时程分析法对各个设计模型进行弹塑性动力时程分析。得出层间位移(明确弯曲变形量以及剪切变形量)及层剪力(明确支撑分摊的水平剪力量和框架分摊的水平剪力量)。
　　5、介绍能量分析法的基本原理及分析方法,然后基于能量原理对所设计的屈曲约束支撑钢框架模型进行分析,明确地震等效作用与屈曲约束支撑水平分摊率β的关系,建立地震等效分布与弯曲变形的关系。
　　6、总结以上分析所得到的结论,并提出不足与发展方向。
　　研究结果表明:首先,屈曲约束支撑钢框架具有良好的抗震性能。其次,使用底部剪力法和Ai分布法可以较为准确的对屈曲约束支撑水平分摊率β小于60％钢框架结构体系的受力性能进行很好的评估。而对于屈曲约束支撑水平分摊率β大于60%钢框架结构体系的受力性能评估,需要采用比底部剪力法更大的上部水平地震等效作用。

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第1章绪论

1.1 课题研究背景

1.2 结构减震的分类

1.3 耗能减震的概念与原理

1.4 金属耗能特性与减震原理

1.5 屈曲约束支撑简介

1.6 屈曲约束支撑钢框架体系

1.7 BRB的研究现状

1.8 BRB的工程应用

1.9 本文主要研究目的、内容及方法

第2章 分析模型设计

2.1 引言

2.2 设计方法

2.3 设计模型

第3章 弹塑性静力推导分析

3.1 引言

3.2 弹塑性静力分析法的基本原理

3.3弹塑性静力分析分析方法

3.4 层剪力—层间位移的关系以及设计模型中塑性铰的分布情况

3.5 本章小结

第4章 对设计模型的弹塑性动力时程分析

4.1 引言

4.2弹塑性动力时程分析的基本原理

4.3 动力时程分析方法及地震波选取

4.4 弹塑性动力时程分析结果

4.5 本章小结

第5章 基于能量原理的分析方法

5.1 引言

5.2 能量分析方法概述

5.3 能量分析方法的基本原理

5.4 影响地震输入总能量及其分配情况的因素

5.5.屈曲约束支撑中的塑性能量计算

5.6弹塑性分析层滞回曲线关系

5.7 本章小结

第6章 结论与展望

6.1 本文的一些主要结论

6.2 本文的不足与展望

参考文献

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致谢