Y型偏心支撑钢框架的动力分析及耗能梁段的参数研究

论文摘要

本文首先简单介绍了支撑钢框架结构的主要分类,描述了中心支撑框架和偏心支撑框架的形式和特征。论述了偏心支撑钢框架在国内外的试验研究情况及其工程实例。接着阐述了偏心支撑钢框架的受力特点和耗能原理,且因Y型偏心支撑仅是水平抗侧力构件,不参与竖向荷载的受力,可通过改变耗能段的截面尺寸及长度来优化整体结构的抗震性能;Y型支撑耗能段的变形主要是水平方向的相对变形,竖向分量很小,不会对横梁和楼板造成损害;由于结构的残留塑性变形主要集中在耗能段,故Y型支撑的震后修复工作相对容易的多,仅需将耗能段更换,整个结构即可回复为震前状态等特点,本文对Y型偏心支撑钢框架着重研究很有意义。接着介绍了我国规范中对偏心支撑钢框架的相关规定。采用有限元方法,建立了模拟Y型偏心支撑框架受地震作用的模型,进行动力时程分析。随后对于Y型偏心支撑钢框架,通过变化参数,进一步探讨Y型偏心支撑框架的耗能梁段长度、耗能梁段截面腹板高厚比以及翼缘宽厚比等分别对Y型偏心支撑框架结构抗震性能的影响,从而对今后Y型偏心支撑框架的设计工作提供一些建议。通过计算得出耗能梁段长度处在α=0.9M_P/V_P～α=1.3M_P/V_P,结构形式最好;腹板高厚比处于40～55间效果最好;翼缘宽厚比对减小结构地震响应作用不大。因而可以初步判断出各参数对地震响应的影响程度为:耗能梁段的长度>耗能梁段的腹板高厚比>耗能梁段的翼缘宽厚比,即对于地震响应,耗能梁段的长度的影响占主要地位,是主要影响因素;而耗能梁段的翼缘宽厚比作用比较小,是最次要的影响因素,耗能梁段的腹板高厚比的作用介于两者之间,也有一定的影响。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 致谢
• 第一章 绪论
• 1.1 概述
• 1.2 支撑框架体系的分类
• 1.2.1 中心支撑框架
• 1.2.2 偏心支撑框架的产生
• 1.2.3 偏心支撑框架
• 1.3 偏心支撑框架的研究发展和应用状况
• 1.3.1 偏心支撑框架在国内外的研究和发展状况
• 1.3.2 偏心支撑框架在国内外的应用状况
• 1.4 本文主要研究内容
• 第二章 Y型偏心支撑框架的抗震性能分析
• 2.1 概述
• 2.2 Y型偏心支撑的特点
• 2.3 偏心支撑的内力分布
• 2.4 Y型偏心支撑的耗能梁段
• 2.4.1 耗能梁段对框架刚度的影响
• 2.4.2 耗能梁段对框架强度的影响
• 2.4.3 耗能梁段对框架延性的影响
• 2.4.4 剪切屈服型耗能段
• 2.5 规范中对耗能梁段的规定
• 2.5.1 "高钢规程"对耗能梁段的规定
• 2.5.2 "抗震规范"对耗能梁段的规定
• 第三章 Y型偏心支撑框架的动力时程分析
• 3.1 实验分析
• 3.2 时程分析法
• 3.2.1 运动微分方程
• 3.2.2 方程的求解
• 3.2.3 时程分析的计算模型
• 3.2.4 地震波的选择与调整
• 3.3 有限元概述
• 3.2.1 有限元理论
• 3.2.2 有限元分析软件的简介
• 3.4 材料属性
• 3.4.1 钢材本构关系
• 3.4.2 屈服准则
• 3.5 Y型偏心支撑钢框架有限元模型的动力分析
• 3.5.1 模型的建立
• 3.5.2 算例
• 第四章 Y型偏心支撑框架的参数分析
• 4.1 概述
• 4.2 耗能梁段长度的影响
• 4.2.1 以耗能梁段长度为参数的动力分析
• 4.2.2 结果分析
• 4.3 耗能梁段截面高厚比的影响
• 4.3.1 以腹板高厚比为参数的动力分析
• 4.3.2 结果分析
• 4.4 耗能梁段翼缘宽厚比的影响
• 4.4.1 以翼缘宽厚比为参数的动力分析
• 4.4.2 结果分析
• 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
• 参考文献