本文關(guān)鍵詞：屈曲約束支撐在巨型鋼框架減震性能方面的研究

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【摘要】：進(jìn)入二十一世紀(jì)以來(lái),我國(guó)的經(jīng)濟(jì)和科技發(fā)展進(jìn)入黃金時(shí)期。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展和人口數(shù)量急劇增長(zhǎng),人們的生活方式和工作方式的改變,使得人們對(duì)于高層建筑的要求日益提高,而巨型鋼框架樣式的發(fā)展越來(lái)越多樣化,結(jié)構(gòu)層數(shù)越來(lái)越高度化,結(jié)構(gòu)形式越來(lái)越復(fù)雜化,由此巨型鋼結(jié)構(gòu)越來(lái)越受到人們的歡迎。巨型鋼框架結(jié)構(gòu)有優(yōu)點(diǎn)的同時(shí)也有著不可忽略的缺點(diǎn),既結(jié)構(gòu)有較好的延性特性的優(yōu)點(diǎn),也有結(jié)構(gòu)的抗側(cè)剛度比較相對(duì)來(lái)說(shuō)比較低的缺點(diǎn)。在地震荷載作用下結(jié)構(gòu)的水平位移較大,巨型鋼框架支撐構(gòu)件就必須為結(jié)構(gòu)提供很大的側(cè)向剛度。當(dāng)?shù)卣饛?qiáng)度很大時(shí),承受的軸向力也會(huì)很大,就容易出現(xiàn)破壞和失穩(wěn),故此選擇抗側(cè)力構(gòu)件,成為巨型鋼框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重中之重,巨型鋼框架的抗震性能也越來(lái)越受到人們的關(guān)注。最近幾十年來(lái),國(guó)內(nèi)外專家學(xué)者對(duì)結(jié)構(gòu)消能、減震方便的研究很多,并取得了豐碩的研究成果。建筑的抗震不再是僅僅依靠結(jié)構(gòu)增加本身梁柱的剛度,而是充分利用結(jié)構(gòu)的耗能減震裝置來(lái)減小地震荷載作用對(duì)建筑物的破壞。傳統(tǒng)意義上的巨型鋼框架設(shè)計(jì),應(yīng)用最多的是普通支撐承受結(jié)構(gòu)的側(cè)向軸力。普通支撐約束有著非常明顯的缺點(diǎn)就是當(dāng)結(jié)構(gòu)處在彈性階段的時(shí)候結(jié)構(gòu)的延性較小,然而這時(shí)時(shí)候的結(jié)構(gòu)剛度非常大,如果這時(shí)候?qū)Y(jié)構(gòu)施加橫向的地震荷載作用,普通支撐容易受壓屈曲使結(jié)構(gòu)喪失承載力。為了克服普通支撐受壓容易屈服的缺點(diǎn),國(guó)內(nèi)外專家學(xué)者進(jìn)行了深入的研究,最后發(fā)現(xiàn)屈曲約束支撐不僅可以使得結(jié)構(gòu)在地震作用下能達(dá)到屈服而且不發(fā)生屈曲。屈曲約束支撐也叫BRB,在地震作用下,結(jié)構(gòu)不論是處于受拉還是處于受壓狀態(tài),結(jié)構(gòu)都能達(dá)到屈服從而保證結(jié)構(gòu)不發(fā)生屈曲破壞,這種特性使結(jié)構(gòu)提高了剛度和滯回耗能能力。屈曲約束支撐由核心單元(芯材)構(gòu)件、約束單位構(gòu)件和約束單元之間的無(wú)粘結(jié)材料組成的具有良好的力學(xué)性能的材料。芯材是主要受力構(gòu)件,通常情況下由屈服較好的鋼材充當(dāng),現(xiàn)在比較常采用的截面形式為十字形和一字形;約束單元從側(cè)向?qū)Y(jié)構(gòu)施加約束,防止芯材受壓時(shí)發(fā)生屈曲失穩(wěn),目前常用的為鋼管砼;無(wú)粘結(jié)材料倉(cāng)裹在核心單元的表面,用于消除核心單元與約束單元之間的摩擦力。對(duì)于屈曲約束支撐,本文首先對(duì)其基本工作原理進(jìn)行了介紹,其次對(duì)其設(shè)計(jì)過(guò)程中的各種參數(shù)進(jìn)行了深入分析,最后建立整體模型進(jìn)行抗震分析。本文采用SAP2000結(jié)構(gòu)分析軟件分別建立含有普通支撐約束和屈曲約束支撐的模型,建立的模型必須考慮到巨型鋼框架自身的力學(xué)性能,在此基礎(chǔ)上進(jìn)行優(yōu)化和調(diào)整。首先對(duì)兩種模型結(jié)構(gòu)進(jìn)行模態(tài)分析,以此獲得結(jié)構(gòu)的周期頻率等各種基本結(jié)構(gòu)參數(shù)。然后在模態(tài)分析的基礎(chǔ)上對(duì)模型一和模型二進(jìn)行多遇地震作用下的彈性時(shí)程分析,以確定它們的頂層位移、樓層最大側(cè)位移和底部剪力等,并對(duì)兩種模型在多遇地震作用下的地震響應(yīng)數(shù)據(jù)進(jìn)行了對(duì)比分析;最后對(duì)兩模結(jié)構(gòu)設(shè)置塑性鉸,使的結(jié)構(gòu)滿足進(jìn)行罕遇地震下彈塑性時(shí)程分析的要求,分析了兩種結(jié)構(gòu)在罕遇地震作用下的抗震性能,結(jié)果顯示屈曲約束支撐提高結(jié)構(gòu)整體剛度,能有效減少結(jié)構(gòu)側(cè)移,很好地充當(dāng)了第一道地震防線的作用,得出防屈曲耗能支撐的抗震效果遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于普通支撐的結(jié)論。
【關(guān)鍵詞】：巨型鋼框架 屈曲約束 模態(tài)分析 抗震性能 彈塑性動(dòng)力時(shí)程分析
【學(xué)位授予單位】：安徽建筑大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TU973.13;TU973.31
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-12
• 引言12-14
• 第一章 緒論14-19
• 1.1 屈曲約束支撐的概述14
• 1.2 巨型鋼框架結(jié)構(gòu)和屈曲約束研究現(xiàn)狀14-17
• 1.2.1 巨型鋼結(jié)構(gòu)研究現(xiàn)狀14-16
• 1.2.2 屈曲約束研究現(xiàn)狀16-17
• 1.3 本文研究的主要內(nèi)容和方法17-19
• 第二章 屈曲約束支撐的分類構(gòu)成與原理性能19-29
• 2.1 屈曲約束支撐的構(gòu)成和分類19-22
• 2.1.1 屈曲約束支撐的構(gòu)成19-20
• 2.1.2 屈曲約束支撐的分類20-22
• 2.2 屈曲約束支撐的工作原理22-23
• 2.3 屈曲約束支撐的各項(xiàng)參數(shù)23-26
• 2.3.1 屈曲約束支撐的等效剛度23-24
• 2.3.2 屈曲約束支撐的等效阻尼24-26
• 2.3.3 屈曲約束支撐的間隙確定26
• 2.4 屈曲約束支撐的整體穩(wěn)定性26-29
• 第三章 屈曲約束支撐的巨型鋼結(jié)構(gòu)分析理論和方法29-49
• 3.1 模態(tài)分析的基本原理29-30
• 3.2 振型分解反應(yīng)譜分析30-31
• 3.2.1 屈曲約束支撐的線性方程30
• 3.2.2 振型組合分析方法30-31
• 3.3 時(shí)程分析法31-49
• 3.3.1 時(shí)程分析法概述31-32
• 3.3.2 時(shí)程分析的振動(dòng)模型32-33
• 3.3.3 時(shí)程分析的阻尼參數(shù)設(shè)置33-35
• 3.3.4 時(shí)程分析的基本方法35-39
• 3.3.5 時(shí)程分析中巨型鋼框架的質(zhì)量和剛度矩陣39-43
• 3.3.6 時(shí)程分析中地震波的選取43-45
• 3.3.7 時(shí)程分析中阻尼比取值45-49
• 第四章 屈曲約束支撐巨型鋼框架的抗震性能49-77
• 4.1 結(jié)構(gòu)模型的建立49-52
• 4.1.1 工程概況49
• 4.1.2 模型建立49-52
• 4.2 結(jié)構(gòu)的模態(tài)分析52-54
• 4.3 多遇地震作用下的時(shí)程分析54-62
• 4.3.1 頂層位移54-55
• 4.3.2 各層最大位移55-58
• 4.3.3 層間位移角58-59
• 4.3.4 加速度59-61
• 4.3.5 底部剪力61-62
• 4.3.6 多遇地震作用下時(shí)程分析總結(jié)62
• 4.4 罕遇地震作用下的彈塑性時(shí)程分析62-75
• 4.4.1 塑性鉸的定義和設(shè)置63-66
• 4.4.2 頂層位移66-68
• 4.4.3 層間位移角68-69
• 4.4.4 各層最大層間位移69-72
• 4.4.5 加速度72-73
• 4.4.6 基底剪力73-74
• 4.4.7 罕遇地震作用下屈曲約束支撐滯回曲線74-75
• 4.4.8 罕遇地震作用下彈塑性時(shí)程分析總結(jié)75
• 4.5 本章小結(jié)75-77
• 第五章 結(jié)論與展望77-79
• 5.1 結(jié)論77-78
• 5.2 展望78-79
• 參考文獻(xiàn)79-82
• 致謝82-83
• 作者簡(jiǎn)介及讀研期間主要科研成果83

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