带屈曲约束支撑的V型偏心支撑钢框架抗震性能研究

摘要

偏心支撑钢框架通过耗能梁发生剪切变形来耗能，其侧向支撑不发生屈曲才能确保耗能梁发生剪切屈服。但在结构跨度和高度较大时，侧向支撑需要增加截面面积来满足自身稳定性能和轴压比的要求，这将导致结构自重和建造成本的增大。屈曲约束支撑在受拉和受压下不易发生屈曲且耗能效果好，因此用屈曲约束支撑代替偏心支撑钢框架的侧向支撑，具有一定的研究价值。
　　本论文以带屈曲约束支撑的V型偏心支撑钢框架为研究对象，首先将模型进行简化，对其单自由度模型的等效阻尼和等效刚度进行计算，并分析其设计要点。建立普通V型偏心支撑钢框架（VEBF）和带屈曲约束支撑的V型偏心支撑钢框架（VEBF-B）分析模型，通过Push-over分析表明：屈曲约束支撑能够减缓框架柱塑性铰的发展速度，对框架柱进行了保护，有利于实现抗震设防“强柱弱梁”的目标。
　　其次本论文通过对比VEBF-B框架和VEBF框架的时程分析，多遇地震作用下，得到VEBF-B框架的顶点侧移、基底剪力和顶点加速度都要比VEBF框架较小，但相差不是很明显。主要原因是大多数屈曲约束支撑在多遇地震作用下并没有发生屈服，其作用和普通支撑基本一样，只是增加结构的抗侧刚度。罕遇地震作用下，VEBF-B框架和VEBF框架的抗震性能具有很大的差异，VEBF-B框架的顶点侧移、基底剪力和顶点加速度都得到明显减少。主要原因是VEBF-B框架中大量的屈曲约束支撑发生了屈服，其耗能优势使得整个结构变得更合理。VEBF-B框架的基底剪力得到有效的减少，不仅有利于提高结构的抗震性能，还对降低结构造价具有很大的优势。
　　最后本论文从基于能量平衡原理对结构进行能量分析，结果表明：在VEBF-B框架中加设屈曲约束支撑，有利于减轻地震作用对主体结构的损伤，屈曲约束支撑耗散大部分地震能量；地震作用下输入到结构中的能量越多，屈曲约束支撑耗散能量的比例越大。
　　研究VEBF-B框架的抗震性能，对进一步优化结构的抗震设计和建筑物的经济性能具有一定的理论意义和实用价值。

目录

1 绪论

1.1 选题背景、研究目的及意义

1.2 屈曲约束支撑研究现状和发展趋势

1.3 偏心支撑研究现状和发展趋势

1.4 本文的研究内容

2 带屈曲约束支撑V型偏心支撑钢框架基本原理及设计要点分析

2.1 V型偏心支撑钢框架特点

2.2 VEBF-B钢框架基本原理

2.3 VEBF-B钢框架设计要点

2.4 屈曲约束支撑与普通支撑性能对比分析

2.5 本章小结

3 带屈曲约束支撑的V型偏心支撑钢框架Push-over分析

3.1 Push-over分析方法

3.2 Push-over分析基本原理

3.3 基于Push-over分析的结构抗震分析原理

3.4 VEBF-B钢框架的Push-over分析

3.5 本章小结

4 带屈曲约束支撑的V型偏心支撑钢框架时程分析

4.1 时程分析法

4.2 多遇地震作用下时程分析

4.3 罕遇地震作用下时程分析

4.4 屈曲约束支撑滞回性能分析

4.5 本章小结

5 基于能量平衡原理的抗震性能分析

5.1 基于能量平衡原理

5.2 结构能量平衡方程

5.3 钢框架能量时程曲线分析对比

5.4 本章小结

6 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

致谢

参考文献

附录