三维偏心支撑钢框架平面外问题有限元分析

摘要

偏心支撑是近年来在实际结构中开始应用并被广泛关注的结构形式，也引起了许多专家学者对该问题的关心和深入研究。偏心支撑钢框架以其侧向刚度高、耗能性能好的优势，在一些高烈度地震区用来抵抗侧向力，成为一种非常有效的结构形式。目前国内外的研究多为单向加载或循环荷载作用下，仅将偏心支撑框架平面内侧向刚度作为研究对象进行研究，这与偏心支撑在现实中的实际受力情况有很大的差异。
　　 本文在考虑了材料非线性性能的基础上，用有限元方法首次对三维K型偏心支撑钢框架的整体受力性能做了系统的多角度的研究。通过数值模拟，分析了六层钢框架在各种受力情况下的行为特征。主要完成的工作包括：分析了双向直撑框架、单向斜撑框架、双向斜撑框架在受弯、受扭、弯扭组合、风荷载、循环荷载以及地震作用下的受力性能，考察了三种框架结构的承载力、侧向刚度、延性、耗能能力以及偏心支撑对框架平面外侧向刚度的影响分析等。得出了一些具有实际意义的结果，对于实际工程结构的设计具有十分重要的意义。

目录

文摘

英文文摘

致谢

1 绪论

1.1 研究背景

1.2 偏心支撑的分类及受力特点

1.2.1 偏心支撑分类

1.2.2 偏心支撑的受力特点

1.3 偏心支撑框架耗能梁段的研究状况

1.3.1 耗能梁段对结构刚度、强度及延性的影响

1.3.2 偏心支撑框架的耗能机构

1.4 偏心支撑钢框架结构体系的研究进展

1.4.1 偏心支撑钢框架体系国外的研究进展

1.4.2 偏心支撑钢框架体系国内的研究进展

1.5 本文研究的主要内容

1.5.1 前人研究的不足之处

1.5.2 本文的研究工作

2 三维非线性有限元理论基础

2.1 非线性有限元方法

2.2 有限元方程的建立

2.3 有限元程序选取

2.4 有限元模拟在程序中的实现

2.4.1 材料特性和单元类型的选取

2.4.2 边界条件和加载制度

2.4.3 求解选项设置

2.4.4 破坏准则的确定

3 三维K型偏心支撑钢框架有限元分析

3.1 K型偏心支撑钢框架的描述

3.1.1 模型描述

3.1.2 材料性能指标的选取

3.1.3 网格划分

3.2 有限元计算结果与分析

3.2.1 单向加载分析

3.2.2 循环加载分析

3.2.3 地震作用分析

4 结论和展望

4.1 结论

4.2 展望

参考文献

作者简历

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