钢结构交错桁架体系的抗震延性性能分析

摘要

该文作为国家自然科学基金资助项目(批准号 5007802)中子课题研究的一部分内容,主要对于钢结构交错桁架体系在强震下的基本破坏模式和体系整体抗震延性性能进行分析和评估.在该文中,主要创新工作有以下一些:1)为了保证结构弹塑性分析的有效性,在单元层次上,推导出了可以有效考虑构件二阶效应的空间薄壁梁单元的几何非线性刚度矩阵,极大提高了几何非线性分析的计算效率;推导出了考虑构件塑性强化的采用双曲面模型的空间薄壁梁单元的塑性刚度矩阵,确保了弹塑性分析的准确性和可靠性.2)通过二个设计算例,利用静力弹塑性分析方法和弹塑性时程分析方法,对在强震作用下,钢结构交错桁架体系的可能破坏模式进行了分析和评价.3)通过钢结构交错桁架体系与钢框架、钢框架—支撑和钢框架—砼剪力墙体系在强震下的弹塑性时程曲线和理论分析得到的位移滞回曲线的比较,指出空腹交错桁架体系的位移延性性能基本与钢框架体系相当,而混合交错桁架体系的位移延性性能则稍差,基本与钢框架-砼剪力墙体系相当.4)通过不同桁架形式对整体延性的影响作用的分析比较,指出采用该文中给出的SCT桁架形式可以在保持抗侧刚度基本不削弱的情况下,较好改善混合交错桁架体系的整体延性性能.5)通过桁架采用不同连接计算模型的比较,指出在钢结构交错桁架的制作中,无论是混合桁架体系还是空腹桁架体系,都希望能够保证桁架腹杆与弦杆的可靠连接.6)通过桁架不落地对于交错桁架体系整体延性的影响作用的研究,指出桁架不落地带来了交错桁架体系抗侧刚度的下降,并导致抗震中不利的破坏模式的产生.7)通过高宽比对钢结构交错桁架体系的整体延性的影响分析,建议在7度及以下抗震设防地区,钢结构交错桁架体系的高宽比宜小于5;在8度抗震设防地区,钢结构交错桁架体系的高宽比宜小于4.

目录

文摘

英文文摘

第一章绪论

1.1交错桁架结构体系的特点及发展

1.2结构抗震设计理论概述

1.3结构延性理论发展概述

1.4课题来源、拟解决问题及使用方法

第二章结构体系延性研究的基本理论

2.1引言

2.2单自由度体系的延性研究理论

2.3多自由度体系的延性研究理论

第三章结构体系延性研究的数值方法

3.1引言

3.2空间薄壁梁单元的几何非线性分析理论

3.3空间薄壁梁单元的材料非线性分析理论

3.4结构静力弹塑性分析方法

3.5改进的数值积分算法

3.6线性搜索加速的柱面弧长法

第四章钢结构交错桁架体系整体延性分析

4.1引言

4.2钢结构交错桁架体系的设计算例

4.3地震作用下钢结构交错桁架体系破坏模式分析

4.4地震作用下钢结构交错桁架体系整体延性分析

4.5钢结构交错桁架体系与其他结构体系整体延性水平比较

第五章钢结构交错桁架体系延性影响因素的分析

5.1引言

5.2不同桁架形式对于延性的影响

5.3连接类型的影响和构件设计选型

5.4底层抽空对于延性性能的影响

5.5建筑体型对延性性能的影响

5.6钢结构交错桁架体系抗震设计中构件延性系数的讨论

结语

致谢

参考文献

附录A(攻读学位期间发表论文目录)