基于变截面支撑的分离式结构体系抗震性能研究

摘要

随着我国经济的快速发展和科技的不断进步，钢结构在现代建筑中的地位日趋重要。与此同时，地震等不可抗拒的自然灾害对建筑结构再次提出挑战，提高建筑结构的抗震能力对我国社会、经济、防灾等事业的发展具有十分重要的现实意义。钢结构建筑由于自重较轻，具有良好的延性，在强震作用下抗倒塌能力强，但其抗变形能力、节点延性和经济性却有待进一步提高。改善钢结构建筑的结构体系是提高钢结构建筑承载力、经济性和抗震能力最直接、最有效的措施。根据轴心受力构件和多高层钢结构建筑的受力特点，本文提出一种采用变截面钢支撑作为抗侧力构件的铰接钢框架体系，即基于变截面支撑的分离式结构体系。从分析变截面支撑构件的受力特性出发，研究了该类型结构体系的抗震性能，主要做了以下几方面的工作：
　　（1）对工形变截面支撑的弹性稳定性能进行了理论分析，通过引入等效惯性矩Ieff和等效计算长度系数μ将工形变截面支撑等效为等截面支撑，推导并拟合出求解μ的实用公式。利用ANSYS有限元程序对工形变截面支撑弹塑性稳定性能进行了系统分析，在大量算例分析的基础上，给出了验算工形变截面支撑整体稳定的实用方法。
　　（2）在保证用钢量相同的前提下，分别对方钢管变截面支撑和圆钢管变截面支撑的弹塑性稳定性能与相应等截面支撑进行了对比研究，分析了长细比和楔率等参数对变截面支撑弹塑性稳定极限承载力的影响。
　　（3）在变截面支撑稳定性能研究的基础上，利用ANSYS有限元程序分别对工形变截面支撑、方钢管变截面支撑和圆钢管变截面支撑在低周循环荷载作用下的受力性能进行了研究，分析了长细比和楔率等参数对变截面支撑承载力、刚度和耗能能力的影响，并与相应等截面支撑进行了对比分析。
　　（4）将方钢管变截面支撑应用到分离式结构体系中，并利用ANSYS有限元程序对两例分离式结构进行了多条地震动记录下的非线性时程分析，考察了分离式结构顶点位移、加速度、层间位移和基底剪力等结构响应，并与相应纯钢框架进行了对比分析。

目录

封皮

基于变截面支撑的分离式结构体系抗震性能研究

RESEARCH ON SEISMIC BEHAVIOR OF SEPARATED STRUCTURAL SYSTEM BASED ON VARIABLE CROSS-SECTION BRACES

摘要

Abstract

目录

第1章 绪论

1.1 课题背景

1.2 基于变截面支撑分离式结构体系的提出

1.3 国内外研究现状

1.4 本章小结

第2章 变截面支撑的稳定性能

2.1 概述

2.2 工形变截面支撑的稳定性能

2.3 其他截面形式支撑稳定性能

2.4 本章小结

第3章 变截面支撑的滞回性能

3.1 概述

3.2 工形变截面支撑滞回性能

3.3 方钢管变截面支撑滞回性能

3.4 圆钢管变截面支撑滞回性能

3.5 本章小结

第4章 分离式结构体系的抗震性能研究

4.1 概述

4.2 分离式结构体系的实现

4.3 分离式结构体系非线性时程分析

4.4 本章小结

结论与展望

参考文献

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致谢

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