钢结构交错桁架体系抗震性能研究

论文摘要

交错桁架结构体系作为一种新型的建筑结构形式,具有经济、实用、高效的优点,是一种具有很大市场需求、符合可持续发展战略的结构形式。近年来,随着钢结构交错桁架体系在国外工程中日益增多的应用,促使我国学者也在加紧对这种结构的理论研究,以期能在国内尽快推出工程实例。本文回顾了钢结构交错桁架体系的理论研究、受力特点以及结构抗震分析理论和方法,并以此为基础,对钢结构交错桁架体系的抗震性能进行了分析研究。混合式桁架是交错桁架结构体系中最常用的一种桁架形式,所以本文选用混合式交错桁架为基本分析模型。首先运用反应谱法对钢结构交错桁架体系在抗震设防烈度为八度,二类场地土条件下多遇地震的性能进行了分析;而后,通过对该体系输入两条强震记录和一条人工模拟的加速度时程曲线进行时程分析,得到结构在多遇和罕遇地震作用下的反应特点。同时,将结构的弹性时程和弹塑性时程分析结果比较,得出了结构在弹性阶段和弹塑性阶段的抗震性能区别。此外,本文以不同空腹节间长度的交错桁架为算例,运用反应谱法和时程分析方法分析了桁架空腹节间长度变化对结构抗震性能的影响。结果表明:结构的振型周期、桁架弦杆弯距、结构横向底部剪力以及结构的楼层位移和层间位移角均随着空腹节间的增加而增大。因此,建议在实际结构设计中,在满足建筑功能的要求下,空腹节间的长度应尽量小。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 交错桁架结构体系的产生及特点
• 1.2.1 交错桁架结构体系的组成
• 1.2.2 交错桁架结构体系的特点
• 1.3 交错桁架结构体系的研究进展
• 1.3.1 国外理论的研究情况
• 1.3.2 国内理论的研究情况
• 1.4 本文研究的主要内容
• 第二章 结构抗震分析理论和方法
• 2.1 概述
• 2.2 地震作用的特点以及抗震设防的目标
• 2.2.1 地震作用的特点
• 2.2.2 抗震设计目标及方法
• 2.3 高层钢结构抗震设计的一般原则
• 2.4 结构抗震设计理论
• 2.4.1 静力弹性理论
• 2.4.2 反应谱分析理论
• 2.4.3 动力时程分析理论
• 2.4.4 随机地震作用分析方法
• 第三章 交错桁架结构体系的反应谱分析
• 3.1 引言
• 3.2 振型分解反应谱理论的基本原理
• 3.3 抗震设计反应谱
• 3.4 研究分析的实现方法
• 3.5 交错桁架地震反应谱分析
• 3.5.1 设计算例的基本特征
• 3.5.2 计算结果分析
• 3.6 不同空腹节间长度的交错桁架地震反应谱分析
• 3.6.1 设计算例的基本特征
• 3.6.2 分析结果
• 3.7 本章小结
• 第四章 动力时程分析方法的应用
• 4.1 概述
• 4.2 结构力学模型的选取
• 4.2.1 层模型
• 4.2.2 杆系模型
• 4.2.3 杆系－层模型
• 4.3 构件的恢复力模型
• 4.4 地震波的选择与调整
• 4.4.1 地震波的选择
• 4.4.2 地震波的调整
• 4.5 时程分析法的主要步骤
• 第五章 交错桁架结构体系动力时程分析
• 5.1 数据准备
• 5.2 多遇地震下抗震性能分析
• 5.2.1 结构横向分析结果
• 5.2.2 结构纵向分析结果
• 5.3 不同空腹节间长度的交错桁架多遇地震时程分析
• 5.4 罕遇地震下结构横向抗震性能分析
• 5.5 弹性时程与弹塑性时程分析结果的比较
• 第六章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 建议与展望
• 参考文献
• 致谢
• 作者简介
• 攻读硕士学位期间发表的论文