交错桁架结构体系抗震性能研究

论文摘要

钢结构交错桁架作为一种新型结构体系,国内外已对其进行了一定的理论分析,并且有了一些工程实践。在此基础上,本文对交错桁架结构体系的结构特点、简化的计算理论、受力特性、杆件设计方法进行了分析研究,并应用静力非线性push-over分析方法对该体系的相关参数进行了深入研究。主要完成了以下工作:（1）对交错桁架结构体系的抗震布置原则、作用计算理论、抗侧刚度的简化计算方法、竖向和水平地震作用下内力的简化计算方法进行了分析总结。（2）应用ETABS分析软件,对交错桁架结构体系在竖向荷载及水平地震作用下的受力性能进行了研究,得到了各杆件在弹性范围内的轴力、剪力及弯矩的分布特点。同时对水平地震作用下的振型和变形进行了分析验算,阐明了各杆件的强度和稳定计算方法。（3）应用push-over分析方法得出:在8度罕遇地震作用下,本文中的算例均满足抗震设防要求。同时确定了混合式交错桁架结构体系的能力谱曲线、塑性铰的发展顺序和结构破坏模式。总体说来,塑性铰是由下而上,从空腹节间逐渐向两边发展的。混合式交错桁架结构体系的柱没有出现塑性铰,塑性铰大部分集中在下部桁架中的斜腹杆上,使结构的一层或二层成为薄弱层。（4）通过对不同参数设置的交错桁架结构体系的push-over分析,得出如下结论:在8度罕遇地震作用下,除在结构底部外,高宽比增大,层间位移角增大;长宽比增大,下部层间位移角和上部层位移明显增大;采用风撑和加设横向支撑或纵向支撑能有效减小结构薄弱层的层间位移角,在实际设计中可适当采用。并建议在抗震设防区,宜采用钢管混凝土柱或落地式桁架。本文系统地阐述了交错桁架结构体系的设计理论和方法,并对其进行了抗震性能评价,帮助设计者找到改善该新型结构体系抗震性能的方法,同时给出一些带有规律性的结论和建议,便于该结构体系的应用推广。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 概述
• 1.1 引言
• 1.2 交错桁架结构体系特点
• 1.2.1 建筑特点
• 1.2.2 结构特点
• 1.2.3 桁架形式
• 1.2.4 楼盖体系和基础形式
• 1.3 交错桁架结构体系的研究现状和工程应用
• 1.3.1 交错桁架结构体系的国内外研究现状
• 1.3.2 交错桁架结构的工程应用
• 1.4 本文研究的主要内容
• 1.5 本章小结
• 第2章 交错桁架结构体系抗震设计原则及计算理论
• 2.1 结构抗震设计要求
• 2.1.1 基本要求
• 2.1.2 高层建筑钢结构抗震设计要求
• 2.1.3 交错桁架结构的平立面特点
• 2.2 作用计算
• 2.2.1 竖向作用计算
• 2.2.2 水平地震作用计算理论
• 2.3 作用效应计算理论
• 2.3.1 竖向荷载作用下内力计算方法
• 2.3.2 抗侧刚度简化计算方法
• 2.3.3 水平地震作用下内力计算
• 2.4 本章小节
• 第3章 交错桁架结构体系的受力性能与设计方法
• 3.1 受力性能及振动特点分析
• 3.1.1 交错桁架结构分析模型
• 3.1.2 竖向荷载作用下的受力性能
• 3.1.3 水平地震作用下的受力性能
• 3.1.4 水平地震作用下结构振型分析及变形验算
• 3.2 结构内力计算
• 3.2.1 荷载效应组合方式
• 3.3 交错桁架结构设计方法
• 3.3.1 桁架腹杆设计
• 3.3.2 桁架弦杆设计
• 3.3.3 交错桁架柱设计
• 3.4 本章小结
• 第4章 交错桁架结构体系的静力非线性分析
• 4.1 push-over方法的研究现状
• 4.2 push-over分析理论和步骤
• 4.2.1 push-over分析原理
• 4.2.2 push-over分析方法的基本步骤
• 4.3 交错桁架结构体系的push-over分析
• 4.3.1 不同高宽比的交错桁架结构push-over分析结果
• 4.3.2 不同长宽比的交错桁架结构push-over分析结果
• 4.3.3 不同结构形式的交错桁架结构push-over分析结果
• 4.4 本章小节
• 结论与展望
• 参考文献
• 致谢
• 作者简介
• 攻读硕士学位期间发表的论文