人字形防屈曲支撑钢框架滞回能层间分布规律研究

摘要

现行抗震规范采用间接考虑延性的基于强度的设计理论，没有充分考虑结构的塑性性能;基于能量的设计方法揉合了力、位移、地震持时等参量，可对结构进行较全面的地震破坏评估。滞回能与结构构件密切相关，其为能量设计方法的主要控制参数，滞回能在结构中的分布是能量设计方法不可或缺的一部分。
　　本文采用ABAQUS软件分析了远近场条件、地震动要素、结构自身参数对人字形防屈曲支撑钢(BRB)框架滞回能层间分布模式影响，进行了如下工作:
　　1.设计了10×3×3.6×7.2、15×3×3.6×7.2、15×3×3.0×7.2、15×3×3.6×7.8、15×5×3.6×7.2和20×3×3.6×7.2(层数×跨数×层高(m)×跨度(m))六种人字形防屈曲支撑钢框架算例，针对每一个算例选取符合选波原则的自然地震波和人工地震波。
　　2.针对上述六种算例进行弹塑性时程分析，分析了远近场、楼层数、峰值加速度(PGA)、阻尼比、强震持时、结构层高、跨度、跨数和材料切线模量对入字形防屈曲支撑结构滞回能层间分布模式影响。
　　结果表明:在远场地震下地震动峰值加速度和楼层数对防屈曲支撑钢框架滞回能层间分布影响大，近场脉冲地震对结构具有冲击效应，层间侧移角明显超过规范规定值。
　　3.本文给出了远场罕遇地震下人字形防屈曲支撑钢框架滞回能层间分布拟合公式与远场下基于滞回能的人字形防屈曲支撑钢框架设计流程。并运用能量设计方法在相同设计条件下重新设计15×3×3.6×7.2结构。
　　结果表明:结构满足规范规定侧移需求，层间刚度分布均匀。对比两种不同设计方法设计的15层结构可知，结构大震下层间最大侧移角基本不变，能量设计方法下结构用钢量相比减少了10％。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 引言

1．2 结构抗震设计理论简介

1．3 基于能量的设计方法及研究现状

1．3．1 基于能量设计方法的概念

1．3．2 能量谱国内外研究现状

1．3．3 滞回能层间分布规律研究现状

1．4 防屈曲支撑框架研究现状

1．4．1 防屈曲支撑框架抗震性能研究现状

1．4．2 防屈曲支撑框架设计方法研究现状

1．5 本文研究意义与研究内容

第二章 能量平衡原理

2．1 地震动输入能

2．2 能量平衡方程

2．2．1 绝对输入能

2．2．2 相对输入能

2．2．3 相对输入能与绝对输入能计算区别

2．3 SDOF和MDOF能量平衡方程

第三章 算例设计和有限元模拟验证

3．1 算例设计

3．2 典型算例计算流程

3．3 算例抗震验算

3．4 有限元模拟验证

第四章 地震波选取

4．1 选波原则

4．2 远场地震波选波方法

第五章 人字形防屈曲支撑钢框架有限元模型

5．1 有限元分析模型参数与条件

5．2 各算倒选波结果

5．3 各算例屈服机制验证

第六章 人字形防屈曲支撑钢框架滞回能需求层间分布规律

6．1 远、近场地震对人字形防屈曲支撑钢框架结构的影响

6．1．1 层间位移角对比分析

6．1．2 结构顶部位移时程曲线对比分析

6．1．3 结构滞回耗能分布对比分析

6．1．4 防屈曲支撑总滞回耗能占比对比分析

6．1．5 粱柱层间滞回耗能占比对比分析

6．1．6 总滞回耗能占总输入能比例对比分析

6．2 远场地震下加速度峰值大小影响

6．2．1 层间滞凰能分布

6．2．2 支撑耗能占比

6．2．3 各层框架耗能占本层滞回能比例

6．3 强震持时大小影响

6．4 阻尼比大小影响

6．5 跨度影响

6．6 层高影响

6．7 跨数影响

6．8 切线模量影响

6．9 楼层数影响

6．10 远场罕遇地震下滞回能层间分布模式

第七章 远场地震下基于滞回耗能谱的性态设计方法

7．1 滞回耗能谱

7．2 累积延性比

7．3 SDOF滞回能到MDOF系滞回能的转换

7．4 防屈曲支撑(BRB)截面设计方法

7．5 基于能量设计方法

7．6 算例设计

7．6．1 滞回耗能与累积延性比计算

7．6．2 滞回耗层闻分配与支撑设计

7．7 算例抗震性能分析

第八章 结论与展望

附录

参考文献

致谢

作者简历