抗弯钢框架柱子之间焊接连接抗震要求的研究

论文摘要

抗弯钢框架是多层和高层建筑钢结构的常用结构体系之一。最新的美国钢结构抗震规范对于抗弯框架柱子之间的焊接连接采用节点全溶透坡口焊，这相对于使用节点部分溶透坡口焊来说，无疑增加了安装和施工的费用。本论文就是通过运用静力弹塑性分析和非线性时程分析对所设计的钢抗弯框架进行分析，来了解强震作用下柱子之间焊接连接处的抗震要求，为今后的深入研究打下基础。本论文首先使用美国钢结构规范和抗震规范设计了具有代表性的15层抗弯钢框架，柱子之间的焊接连接被设置在每两层楼面以上52in(1.32m)处。随后通过在国际上通用的有限元分析软件SAP2000建立二维模型，对结构进行静力弹塑性和非线性时程分析的抗震研究，这两种方法比一般通用的振型分解反应谱抗震分析方法能够提供更合理，更符合实际的结果。通过本文的研究工作可以认为，当抗弯钢框架柱子之间焊接连接采用全节点溶透坡口焊时，它完全可以抵抗强地震作用，满足抗震要求。同时对于今后进行节点部分溶透破口焊来代替节点全溶透破口焊的理论和试验研究，提供了理论基础和数据分析结果。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 背景,意义和目的
• 1.2 地震作用的特点及抗震设计目标
• 1.2.1 地震作用的特点
• 1.2.2 抗震设计目标及方法
• 1.3 高层建筑结构弹塑性分析方法的研究概况
• 1.4 本文研究的主要内容
• 第二章 抗弯钢框架的抗震设计
• 2.1 设计基本资料
• 2.2 抗弯框架侧向力的设计和截面选择
• 2.2.1 地震荷载的确定
• 2.2.2 梁柱截面的选择
• 2.3 结构构件设计的验算
• 2.3.1 检查层间位移转角
• 2.3.2 检查强柱弱梁的要求
• 2.3.3 梁柱设计的具体计算
• 2.4 总结与不足
• 第三章 抗弯框架的静力弹塑性分析
• 3.1 静力弹塑性分析方法的介绍
• 3.1.1 概述
• 3.1.2 Pushover分析的方法及作用荷载
• 3.1.3 Pushover分析方法的基本假设
• 3.1.4 Pushover分析的优缺点
• 3.2 抗弯框架的非线性模型
• 3.2.1 结构P—Δ效应的考虑
• 3.2.2 刚性连杆的考虑
• 3.3 15层抗弯钢框架的塑性行为
• 3.3.1 参数介绍
• 3.3.2 弹塑性结构分析
• 3.4 总结
• 第四章 抗弯框架的非线性动力时程分析
• 4.1 非线性动力时程分析
• 4.1.1 介绍
• 4.1.2 优点和意义
• 4.2 柱子之间焊接连接的非线性动力时程分析计算要点
• 4.2.1 计算方法
• 4.2.2 地震波的选择
• 4.2.3 P—M相互关系
• 4.3 15层抗弯钢框架的地震反应
• 4.4 结论
• 第五章 结论与展望
• 5.1 主要结论
• 5.2 有待解决的问题及展望
• 附录1 符号说明
• 附录2 美国规范构件截面尺寸一览表
• 附录3 英制单位与国际单位的换算关系
• 参考文献