钢框架—偏心支撑结构的抗震性能研究

论文摘要

在抗震设防区,特别是在高烈度区的高层钢结构建筑中,地震作用一般成为影响结构的最主要因素。如何进行合理的结构设计,使得结构整体在多遇地震作用时,能够满足一定的承载力和刚度的要求,而在罕遇地震作用下,结构应具备足够的耗能能力和延性。这便对建筑物的抗侧力体系提出了一种高标准的要求。传统的钢框架体系中,框架梁受弯屈服形成塑性铰而耗散能量,结构具有一定的滞回性能,同时也具有较好的延性,但是结构的抗侧移刚度有些不足,为了控制结构的整体变形,往往需要采用超过满足强度所需要的截面,这使得框架结构在30层以上的建筑物中使用时经济性较差。如果采用中心支撑钢框架体系,结构的刚度要求很容易满足,但是当支撑在罕遇地震下失稳而退出工作后,结构整体因不能继续承载而很快倒塌,结构的延性和耗能能力就比较差。而偏心支撑钢框架则结合了上述二者各自的优点,在地震区的建筑物中使用可以得到较佳的安全性、适用性和经济性的综合效果。本文使用SAP2000软件(V9中文版)对一钢框架—偏心支撑双层抗侧力结构进行振型分解反应谱法、时程分析以及Pushover分析,对该结构进行抗震性能分析,对比分析各种方法的优缺点和差异,评价该钢框架—偏心支撑双层抗侧力结构的抗震性能和塑性铰分布以及发展情况,从中得到一些结论和存在的问题,以供工程设计人员参考。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 前言
• 1.2 偏心支撑钢框架的研究状况
• 1.2.1 偏心支撑钢框架体系国外研究状况
• 1.2.2 偏心支撑钢框架体系国内研究状况
• 1.3 本文所做的工作
• 2 偏心支撑钢结构设计
• 2.1 工程概况
• 2.2 结构设计
• 3 结构反映谱分析
• 3.1 地震作用的特点及抗震设计目标
• 3.1.1 地震作用特点
• 3.1.2 抗震设计目标及方法
• 3.2 抗震设计反应谱
• 3.2.1 振型分解反应谱法
• 3.2.2 反应谱方法的优缺点
• 3.3 结果分析
• 3.3.1 结构的自振周期
• 3.3.2 结构弹性分析
• 4 结构时程分析
• 4.1 概述
• 4.1.1 时程分析的基本假定
• 4.1.2 时程分析的基本步骤
• 4.2 结构的力学模型
• 4.2.1 层模型
• 4.2.2 杆模型
• 4.2.3 单柱框架模型
• 4.3 地震波的选用
• 4.4 恢复力特征曲线
• 4.4.1 恢复力特性
• 4.5 结构动力方程的建立及求解
• 4.5.1 结构振动方程的建立
• 4.5.2 结构振动方程的求解
• 4.6 结果分析
• 4.6.1 小震时程分析结果
• 4.6.2 大震时程分析结果
• 5 弹塑性静力分析方法
• 5.1 弹塑性静力分析方法的应用背景
• 5.2 Pushover法分析概述
• 5.2.1 Pushover与FEMA356及ATC-40
• 5.2.2 Pushover分析的方法及作用荷载
• 5.2.3 Pushover分析的性能评价
• 5.3 Pushover法基本原理
• 5.4 Pushover法分析步骤
• 5.4.1 侧向荷载作用下结构荷载—位移曲线图
• 5.4.2 结构抗震能力的评估
• 5.5 目标位移法
• 5.5.1 目标位移法的实施步骤
• 5.5.2 目标位移的计算
• 5.5.3 有效基本自振周期的计算
• 5.6 Pushover法的一般过程
• 5.7 Pushover法分析的优缺点
• 5.7.1 Pushover分析同静力弹性分析的比较
• 5.7.2 Pushover分析同动力时程分析的比较
• 5.7.3 Pushover分析存在的不足
• 5.7.4 Pushover具体分析参数
• 5.8 结果分析
• 6 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 参考文献
• 致谢