高强钢组合单层单跨D型偏心支撑框架滞回性能有限元分析

摘要

高强钢组合 D型偏心支撑框架综合了中心支撑结构的抗侧刚度大、纯框架结构的延性好、高强钢的强度高和偏心支撑结构的耗能能力强等优点,具有良好的抗震性能和经济性。但目前国内对这种结构体系抗震性能的研究较为匮乏。
　　为了研究这种结构体系的抗震性能,采用ABAQUS有限元分析软件建立了五组系列模型进行参数分析。考虑的参数分别为耗能梁段长度、耗能梁段腹板高厚比、耗能梁段腹板加劲肋间距、结构的高跨比和不同钢材强度组合。通过对这五组系列模型进行单调加载和循环加载分析,得到了各模型单调加载下的荷载-位移曲线、循环加载下的滞回曲线、骨架曲线和刚度退化曲线。通过各系列模型的对比分析,得到了各参数对高强钢组合单层单跨 D型偏心支撑钢框架的承载力、刚度、延性及耗能能力等的影响规律。
　　研究结果表明:剪切屈服型结构的抗震性能优于弯曲屈服型,且耗能梁段长度取(0.70~1.20)Mp/Vp较为合理;随着耗能梁段腹板高厚比的减小,结构的承载力和初始刚度逐渐增大,而延性性能越来越差,耗能能力也在逐渐减弱,且耗能梁段腹板高厚比不宜小于21.7;耗能梁段腹板加劲肋间距增大时,结构的变形能力延性性能逐渐增强,结构的承载力逐渐减小,但是减小幅度不大,而对结构初始刚度几乎没有影响;结构的高跨比在0.55~0.80范围内取值时,可以使结构的承载能力、刚度、延性、变形能力和耗能能力都能充分的发挥;组合钢材的强度等级越高,结构的极限承载力越高,耗能能力越强,结构的延性性能则越弱,但对结构的初始刚度几乎没有影响。总之,采用强度等级较高的钢材组合(耗能梁段及支撑始终取Q345钢)在结构的承载力和耗能能力方面优势明显,但使结构的延性性能有所减弱。

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1 绪 论

1.1 研究背景、研究目的及意义

1.2 国内外研究现状

1.3 研究中存在的问题以及本文研究内容

2 ABAQUS有限元模型建立及验证

2.1 ABAQUS有限元软件及其应用实体单元介绍

2.2 ABAQUS有限元模型的建立

2.3 ABAQUS有限元模型验证

2.4 本章小结

3 高强钢组合单层单跨D型偏心支撑钢框架的参数分析

3.1 有限元模型尺寸设计

3.2 Base模型有限元分析结果分析

3.3 参数模型有限元分析结果

3.4 本章小结

4 结论与展望

4.1 本文结论

4.2 后续工作及展望

致谢

参考文献

攻读硕士期间论文发表