延性节点钢框架的侧向刚度及增强措施研究

论文摘要

伴随结构设计理论和材料性能的发展,钢结构更趋于轻薄化,钢框架稳定性计算的重要性显得更为突出。美国Northridge大地震和日本阪神大地震之后,狗骨式刚性节点用于钢结构框架中。但是,钢梁翼缘的局部削弱,势必会降低钢框架的抗侧移能力,而结构的水平变形能力是衡量结构整体稳定性能的一个重要指标。因此,有必要对狗骨式刚性节点钢框架的抗侧能力进行研究。本文以狗骨式刚性节点钢框架为研究对象,以结构层间位移为控制指标,借助ETABS有限元分析软件进行钢框架结构的抗侧能力研究。主要结论如下:1、通过算例分析证明:狗骨式刚性节点钢框架由于其钢梁翼缘的局部削弱,降低了钢框架的抗侧移能力。2、建立四种不同底层高的钢框架模型进行反应谱分析,表明建筑物的底层高对结构的层位移、层间位移、层位移角均有不同程度的影响。其中对层位移的影响最大,随着底层高的不断增大各楼层层位移的增长速度越来越快;对层间位移、层位移角只在第一层的影响较大,但是,对层间位移的影响要明显于对层位移角的影响。3、采用同跨内相同布置形式的支撑,分别计算6层和15层框架的顶点位移、层间位移及层位移角。结果表明:高层结构的最大顶点位移值与最小位移值之比、最大位移角值与最小位移角值之比均小于多层结构,说明随着建筑物高度的增加,竖向支撑对结构顶点位移的约束作用越来越不明显。4、当中间跨与边跨附近所布支撑道数相同、且支撑构件用钢量亦相同时,从支撑布置位置来看,多层和高层计算数据均得出相同的结论,即:侧重于中间跨附近布置时,钢框架抗侧移能力最好,各楼层层位移及位移角均最小;当支撑布置于中间跨附近时,钢框架抗侧移能力较好;支撑布置于边跨附近与布置在第1、3、4、6跨时相比较,两种情况钢框架抗侧移能力相差不大,但差于前两种方案。5、竖向支撑改为交错布置后,能够改善结构的变形形态,减小结构顶点侧移,并使各楼层的层间侧移趋于一致;竖向支撑的分散布置,也是减小结构侧移的一个重要途径。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 框架整体稳定分析
• 1.2.2 狗骨式刚性节点的研究
• 1.3 研究内容
• 1.4 研究目的和意义
• 1.5 论文的构成
• 第2章 钢框架结构层间位移的计算及有限元程序的确定
• 2.1 层间位移
• 2.1.1 层间位移的定义
• 2.1.2 层间位移差与层间位移、顶点位移关系
• 2.2 影响结构层间位移的因素
• 2.3 框架结构层间位移计算方法
• 2.3.1 有限元法
• 2.3.2 简化算法
• 2.3.3 D值法
• 2.4 国内外规范对结构位移角限值的规定
• 2.5 钢框架整体稳定判定准则
• 2.6 有限元分析程序
• 2.7 本章小结
• 第3章 不同底层高模型的有限元分析
• 3.1 有限元分析选项的设置
• 3.1.1 质量源
• 3.1.2 运行分析选项的设置
• 3.1.3 反应谱工况的定义
• 3.2 钢框架结构模型
• 3.3 地震反映谱分析
• 3.4 本章小结
• 第4章 竖向支撑布置形式对结构水平位移的定量影响分析
• 4.1 引言
• 4.2 支撑形式的分类
• 4.2.1 按受力性质不同的分类
• 4.2.2 按支撑应用范围不同的分类
• 4.2.3 按支撑杆件设置位置不同的分类
• 4.3 支撑同跨相同布置有限元模型分析
• 4.3.1 框架模型
• 4.3.2 支撑形式的布置
• 4.3.3 反应谱分析
• 4.4 本章小结
• 第5章 考虑竖向支撑交错布置的ETABS有限元分析
• 5.1 结构模型及相关数据
• 5.2 结构模型的支撑形式
• 5.3 结构模型计算结果分析
• 5.4 本章小结
• 第6章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文及科研工作
• 致谢