基于性能的狗骨式节点轻钢框架弹塑性分析

论文摘要

在1994年美国的北岭地震和1995年日本的阪神地震中,曾经被认为具有良好抗震性能的钢框架的梁柱连接处发现了大量的脆性断裂现象。地震后人们对新型钢框架梁柱连接形式及其对钢框架结构抗震性能的影响和基于性能抗震设计进行了大量研究。弹塑性分析作为结构抗震设计的重要组成部分,以其简单实用的优点已经得到越来越多设计人员的关注,并且已经被列入我国《建筑抗震设计规范》（GB5001-2001）,作为结构弹塑性变形分析方法之一。本文分别对普通节点钢框架结构和采用狗骨式节点钢框架结构进行静力弹塑性分析。介绍了静力非线性pushover分析方法的理论及其发展现状,介绍了ETABS进行静力非线性分析的方法。在ETABS建模过程中,对两种框架采用平面杆系模型进行建模。材料非线性采用程序中默认的框架非线性铰来模拟。对两类型节点钢框架分别采用四种加载模式进行静力非线性（pushover）分析,本论文根据pushover分析得到的结构塑性铰分布,可以看出采用狗骨式节点的钢框架结构能够满足“强柱弱梁”的要求；根据pushover分析得到两种结构的底部剪力-顶点位移曲线,对两种结构性能点处的剪力和顶点位移进行对比,可以发现采用狗骨式节点的钢框架结构与普通钢框架相比,在多遇地震下,顶点位移大2%左右,低层剪力小0.5%；在罕遇地震作用下,顶点位移大2.5%左右,低层剪力小4%左右,说明采用狗骨式节点钢框架结构在相同条件下对抗震更加有利。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 本课题选题背景及研究意义
• 1.1.1 本课题研究背景
• 1.1.2 本课题研究意义
• 1.2 狗骨式节点国内外研究现状
• 1.2.1 国外研究现状
• 1.2.2 国内研究现状
• 1.3 基于性能的抗震设计理论（PBSD）研究现状
• 1.4 本课题的主要研究内容
• 第二章 采用狗骨型节点的轻钢框架结构与Pushover分析方法
• 2.1 轻钢框架结构建筑
• 2.1.1 轻钢结构简介
• 2.1.2 轻钢结构建筑所选用的材料
• 2.1.3 轻钢结构建筑的优点
• 2.1.4 轻钢结构建筑的几种常用结构体系
• 2.2 狗骨型（dog-bone or RBS）节点综述
• 2.2.1 狗骨式节点设计原理
• 2.2.2 狗骨式节点的种类
• 2.2.3 FEMA对狗骨式节点的设计方法
• 2.3 基于性能的抗震设计理论（PBSD）与Pushover分析方法
• 2.3.1 抗震设计理论的发展过程
• 2.3.2 PBSD的框架体系
• 第三章 静力非线性分析在ETABS中的实现
• 3.1 静力非线性（Pushover）分析方法简介
• 3.2 静力非线性（Pushover）分析方法基本原理
• 3.3 静力非线性（Pushover）分析方法的基本假定
• 3.4 静力非线性（pushover）分析的基本工作
• 3.4.1 建立荷载作用下结构荷载-位移曲线图
• 3.4.2 结构抗震能力的评估
• 3.4.3 承载力谱法
• 3.4.4 目标位移法
• 3.5 Pushover分析方法的基本过程
• 3.6 ETABS简介
• 3.7 Pushover与FEMA-273及ATC-40概述
• 3.8 采用ETABS进行Pushover分析计算的步骤
• 3.8.1 建立模型和内力分析
• 3.8.2 塑性铰的定义及设置
• 3.8.3 侧向荷载工况和Pushover工况的定义
• 3.8.4 荷载控制
• 3.8.5 分析结果
• 3.8.6 分析注意事项
• 3.9 抗震设计反应谱
• 3.9.1 中国规范反应谱
• 3.9.2 美国规范反应谱
• 3.9.3 中美反应谱对比
• 第四章 狗骨式轻钢框架结构静力非线性分析实例
• 4.1 工程概况
• 4.1.1 梁、柱尺寸说明
• 4.1.2 柱网布置说明
• 4.1.3 楼板形式说明
• 4.1.4 梁柱节点说明
• 4.1.5 荷载工况说明
• 4.2 采用ETABS建模过程中一些简化和假定
• 4.3 塑性铰形成历程对比分析
• 4.3.1 普通钢框架结构
• 4.3.2 狗骨式节点钢框架结构
• 4.3.3 对比
• 4.4 合成的基底剪力-检测点位移曲线对比分析
• 4.4.1 普通钢框架结构
• 4.4.2 狗骨式节点钢框架结构
• 4.4.3 对比
• 4.5 能力谱曲线对比
• 4.5.1 普通钢框架结构
• 4.5.2 狗骨式节点钢框架结构
• 4.5.3 对比
• 第五章 结论与展望
• 5.1 结论
• 5.2 展望
• 参考文献
• 致谢