带屈曲约束支撑的轻钢加层框架结构减震分析

论文摘要

随着我国经济的迅速发展,城市中的老旧低层房屋占地面积大,土地利用率低,在很多方面已不能满足时代要求。拆除后重建将造成巨大的资金投入和浪费,大量的建筑垃圾还会污染环境。因此,对既有房屋加层改造的研究显得十分迫切。而轻钢结构加层作为一种新型的加层技术倍受关注。由于自重轻、抗震性能好等优点,钢结构直接在混凝土结构上加层,正越来越多的应用到实际工程中。普通支撑在地震作用下,由于受压易发生屈曲,从而退出工作,促使结构整体刚度迅速下降,对结构十分不利。而屈曲约束支撑(BRB)则是一种可以避免发生屈曲的支撑。即使在结构变形相对较大的情况下,屈曲约束支撑仍旧提供给结构良好的抗侧刚度,并且由于核心构件的屈服,在地震作用下能够充分发挥其耗能性能。在多高层钢筋混凝土框架或钢框架柱间增设屈曲约束支撑,形成的耗能支撑框架,是一种减震效果明显的新型抗震结构形式。但目前,对于屈曲约束支撑在框架结构中的应用研究,多集中在单纯的混凝土框架或钢框架,对于钢结构加层框架的研究较少。为了深入研究屈曲约束支撑在加层结构中的减震性能,本文以某框架加层工程为依据,利用ANSYS有限元软件,首先对底部钢筋混凝土框架上部钢框架的三加二加层结构进行了动力时程分析;其次讨论了不同加层层数对结构抗震性能的影响和结构的变形特点;最后通过不同的支撑布置方式对比分析屈曲约束支撑的布置规律和减震性能。结果表明,屈曲约束支撑在增加结构刚度,减小层间位移以及抗震耗能等方面均发挥了良好的性能,采用合理的屈曲约束支撑的截面面积以及布置方式,可以保证钢框架加层结构在地震作用下满足抗震设防的标准。

论文目录

• 目录
• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 屈曲约束支撑
• 1.3 屈曲约束支撑的研究和应用
• 1.3.1 屈曲约束支撑在国内外的研究现状
• 1.3.2 屈曲约束支撑的国内外应用情况
• 1.4 课题的来源、研究目的、方法和内容
• 1.4.1 课题的来源
• 1.4.2 研究目的
• 1.4.3 研究内容
• 第2章 屈曲约束支撑的原理和加层的形式
• 2.1 屈曲约束支撑构件的构成和分类
• 2.2 屈曲约束支撑的工作原理
• 2.3 屈曲约束支撑的稳定
• 2.3.1 外围约束构件的刚度要求
• 2.3.2 屈曲约束支撑的整体稳定
• 2.3.3 核心构件的稳定
• 2.4 屈曲约束支撑构件的力学性能
• 2.5 加层结构的形式
• 2.6 本章小结
• 第3章 地震动特性及BRB设计方法
• 3.1 地震动特征
• 3.2 屈曲约束支撑抗震设计方法
• 3.2.1 等效阻尼比法
• 3.2.2 贡献刚度法
• 3.3 本章小结
• 第4章 带屈曲约束支撑的钢框架加层结构减震分析
• 4.1 工程概况
• 4.2 有限元模型
• 4.3 计算结果与分析
• 4.3.1 模态分析
• 4.3.2 三加二结构时程分析
• 4.3.3 带屈曲约束支撑的三加二结构时程分析
• 4.3.4 屈曲约束支撑耗能性能
• 4.4 本章小结
• 第5章 不同加层层数的加层结构减震分析
• 5.1 三加一结构减震分析
• 5.2 三加三结构减震分析
• 5.2.1 三加三无支撑结构分析
• 5.2.2 三加三结构屈曲约束支撑的布置分析
• 5.2.3 三加三结构加屈曲约束支撑的时程分析
• 5.3 本章小结
• 结论与展望
• 结论
• 展望
• 参考文献
• 致谢
• 附录A 攻读学位期间所发表的学术论文目录