高层建筑EK型偏心支撑钢框架的性能及其影响因素的分析

摘要

在抗震设防区，特别是在高烈度区的高层钢结构建筑中，地震作用一般成为影响结构的最主要因素。如何进行合理地结构设计，使得结构整体在多遇地震作用时，能够满足一定的承载力和刚度的要求，而在罕遇地震作用下，结构应具备足够的耗能能力和延性。这便对建筑物的抗侧力体系提出了一种高标准的要求。 传统的钢框架体系中，框架梁受弯屈服形成塑性铰而耗散能量，结构具有一定的滞回性能，同时也具有较好的延性，但是结构的抗侧移刚度有些不足，为了控制结构的整体变形，往往需要采用超过满足强度所需要的截面，这使得框架结构在30层以上的建筑物中使用时经济性较差。如果采用中心支撑钢框架体系，结构的刚度要求很容易满足，但是当支撑在罕遇地震下失稳而退出工作后，结构整体因不能继续承载而很快倒塌，结构的延性和耗能能力就比较差。而偏心支撑钢框架则结合了上述二者各自的优点，在地震区的建筑物中使用可以收到较佳的安全性、适用性和经济性的综合效果。 目前偏心支撑框架在国内的结构设计规范中虽早有阐述，但实际中应用极少。本文结合首钢12层钢结构住宅的实例，对EK型(门架式)偏心支撑框架进行分析，以期为以后偏心支撑框架的深入研究和应用提供一定的参考。 本文使用SAP2000软件(V9中文版)，对单层单跨的偏心支撑钢框架进行静力非线性分析。首先选用底层和顶层的框架各一榀，对比分析偏心支撑钢框架、人字型支撑钢框架以及十字交叉中心支撑钢框架的性能，以阐明偏心支撑框架相对于另外两类结构体系的优越性所在。接着，针对实际中可能影响偏心支撑框架的刚度、承载力、耗能能力和延性的因素，从八个方面进行参数分析，研究支撑的截面形式、两端的约束情况、柱子的轴压比、耗能梁段的长度、支撑平面内的长细比、框架柱的线刚度、耗能梁段翼缘宽厚比以及梁段腹板高厚比对于结构性能的影响。 最后本文提出了具体设计时的一些简单建议和对策。

目录

文摘

英文文摘

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第1章概述

第2章偏心支撑钢框架的破坏准则

第3章纯钢框架以及几种形式的支撑钢框架体系的性能比较

第4章各参数对于偏心支撑钢框架性能的影响

第5章EK型偏心支撑钢框架的性能及其影响因素的有限元分析

第6章结论及展望

致谢

参考文献

攻读硕士研究生期间发表的论文