梁柱半刚性连接钢框架结构的抗震性能分析

摘要

半刚性连接是一种性能介于完全刚接和理想铰接之间的连接形式，在外荷载作用下该连接形式可以传递弯矩，但是梁柱之间有相对转角产生。在钢框架结构中，梁-柱半刚性连接对结构的整体力学性能影响较大，尤其是动力性能，但是我国现行规范都是将钢框架中的梁柱连接假定为完全刚接或理想铰接来进行简化计算设计，对半刚性连接的内容涉及较少。该假定虽然大大简化结构设计的计算量，但是该假定会使计算理论与实际工程应用间存在较大差异。为进一步了解半刚性连接对钢框架结构抗震性能的影响，本文主要做了以下工作:
　　 (1)采用sap2000对六层平面钢框架进行了静力弹塑性推覆分析，通过分析比较不同初始梁柱连接刚度钢框架的静力弹塑性推覆分析结果，评价了连接刚度变化对框架结构抗震性能的影响;
　　 (2)对不同高度和不同初始连接刚度的平面钢框架进行了模态分析，分析结果表明连接刚度的变化对低阶振型的自振周期影响较大，对高阶振型的影响可以忽略;
　　 (3)借助于sap2000对不同高度、不同初始连接刚度的平面钢框架结构进行了8度多遇地震作用下的弹性时程分析和8度罕遇地震作用下的弹塑性时程分析。对比分析了结构在地震作用下的底部剪力时程、顶点位移时程以及各层的最大剪力、层间位移角，对半刚性连接钢框架的抗震性能做出了评估，并对其抗震设计提出合理建议。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景和选题意义

1．1．1 研究背景

1．1．2 选题意义

1．2 钢框架常用的连接分类及典型构造

1．2．1 连接的常用分类

1．2．2 工程中连接的典型构造

1．3 半刚性连接钢框架抗震性能分析的研究历史回顾

1．3．1 半刚性连接节点自身性能分析

1．3．2 半刚性连接结构动力特性分析

1．4 半刚性连接钢框架研究目前存在的主要问题

1．5 本文主要的研究内容

第二章 半刚性连接钢框架的常用模型及研究方法

2．1 引言

2．2 连接的M-θ数学关系模型

2．2．1 线性模型

2．2．2 多项式模型

2．2．3 B样条模型

2．2．4 幂函数模型

2．2．5 指数函数模型

2．2．6 Eurocode3建议的弯矩-转角关系

2．3 半刚性连接节点性能的研究方法

2．3．1 试验测定法

2．3．2 塑性分析法

2．3．3 解析法

2．3．4 有限单元法

2．4 本文所采用的单元模型及研究方法

2．4．1 本文采用的单元分析模型

2．4．2 本文采用的分析方法

2．5 本章小结

第三章 半刚性连接钢框架的静力弹塑性推覆分析

3．1 引言

3．2 静力弹塑性分析方法的提出与发展

3．3 静力弹塑性分析的基本原理与相关理论

3．3．1 静力弹塑性分析的基本原理与假定

3．3．2 静力弹塑性分析的基本步骤

3．3．3 静力弹塑性分析的常用方法

3．3．4 等效单自由度体系

3．3．5 水平侧力加载模式

3．4 基于sap2000的静力弹塑性实例分析

3．4．1 实例概述

3．4．2 塑性铰的定义与设置

3．4．3 水平侧力模式与荷载工况

3．4．4 需求谱的求解

3．4．5 计算结果与分析

3．5 本章小结

第四章 半刚性连接钢框架的动力弹塑性时程分析

4．1 动力弹塑性分析方法概述

4．2 半刚性连接的单元刚度矩阵与单元阻尼矩阵

4．3．1 单元刚度矩阵

4．3．2 单元阻尼矩阵

4．3 分析实例与地震波的选取

4．3．1 实例概述

4．3．2 地震波的选取与调整

4．4 模态分析

4．5 多遇地震下结构的弹性时程分析

4．5．1 结构的顶点侧移时程分析

4．5．2 结构的底部剪力时程分析

4．5．3 结构的楼层最大位移、最大剪力及层间位移角分析

4．5．4 结论

4．6 罕遇地震下结构的弹塑性时程分析

4．6．1 结构的顶点侧移时程分析

4．6．2 结构的底部剪力时程分析

4．6．3 结构的楼层最大位移、最大剪力及层间位移角分析

4．6．4 结论

4．7 本章小结

第五章 结论与展望

5．1 结论

5．2 展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位时期参与科研及发表论文情况