本文選題：高強鋼　切入點：偏心支撐鋼框架　出處：《西安建筑科技大學》2014年博士論文　論文類型：學位論文

【摘要】：高強鋼組合偏心支撐結構是指耗能連梁采用普通鋼材(如Q345),而非耗能構件——框架梁、柱采用高強度鋼材的結構體系。偏心支撐鋼框架設計理念為利用耗能連梁的彈塑性變形消耗地震能量,大震作用下非耗能構件基本保持彈性,能為耗能連梁的塑性變形提供足夠的約束。高強度鋼材應用于偏心支撐鋼框架中的非耗能構件,可以有效降低構件截面尺寸、節(jié)約鋼材、降低造價。高強鋼組合偏心支撐結構體系有助于高強鋼在抗震設防地區(qū)的應用推廣。為了研究高強鋼組合偏心支撐鋼框架的抗震性能,本文進行了以下研究工作:(1)對1:2縮尺比例的三層高強鋼組合K形偏心支撐鋼框架整體試件進行了循環(huán)加載試驗研究,耗能連梁均為剪切屈服型。試驗研究表明:高強鋼組合偏心支撐結構具有較高的承載力、抗側剛度,良好的耗能能力和位移延性。二層耗能連梁腹板受剪撕裂是試件破壞的標志,耗能連梁作為主要耗能構件發(fā)揮了耗能作用,試件破壞時,高強鋼構件基本處于彈性受力狀態(tài),易于震后修復工作。(2)利用ANSYS建立了試驗模型的精細化模型:鋼構件采用全殼單元,混凝土樓板采用實體單元,精細化模型與試驗擬合良好;通過定義耗能連梁的非線性剪切鉸屬性,建立了SAP2000簡化計算模型,通過試驗數(shù)據(jù)、精細化模型的推覆曲線與簡化計算模型的Pushover曲線對比,說明了簡化計算模型的可行性。(3)依據(jù)結構力學基本方法,給出了K形偏心支撐鋼框架在側向力作用下的支撐軸力和耗能連梁剪力表達式,將偏心支撐結構的側向位移拆分為四部分:支撐軸向變形引起的側移;橫梁軸向變形引起的側移;耗能連梁剪切變形引起的側移;耗能連梁彎曲變形引起的側移,利用小變形假定和胡克定律,推導出了K形偏心支撐鋼框架的彈性抗側剛度。通過偏心支撐的內力分析,給出了支撐軸力的近似計算公式。(4)K形偏心支撐鋼框架的屈服位移與支撐、框架柱的材性性能,支撐角度以及結構高跨比有關。依據(jù)K形偏心支撐鋼框架的整體理想失效模式,罕遇地震作用下的層剪力分布狀態(tài)以及基底剪力,對K形偏心支撐鋼框架基于性能的抗震設計方法(Performance-based seismic design,簡稱PBSD)進行了深入研究。依據(jù)PBSD方法設計了試驗原型結構。(5)依據(jù)PBSD方法,設計了四組(5層、10層、15層以及20層)K形偏心支撐算例,每組算例包括普通鋼偏心支撐(材料均為Q345),Q460鋼組合偏心支撐(耗能連梁與支撐采用Q345,其余構件為Q460)以及Q690鋼組合偏心支撐(耗能連梁與支撐采用Q345,其余構件為Q690),利用SAP2000對算例進行了Pushover分析和罕遇地震水準下的動力彈塑性分析,對比分析高強鋼組合偏心支撐與傳統(tǒng)普通鋼偏心支撐的承載能力、抗側剛度、延性指標以及大震作用下層間側移分布和破壞模式。分析結果表明:相同設計條件下高強鋼組合偏心支撐與普通鋼偏心支撐具有接近的承載能力,但抗側剛度和延性略低,基于性能的抗震設計方法能夠保證高強鋼組合偏心支撐和傳統(tǒng)偏心支撐在大震作用下產(chǎn)生相同的破壞模式和層間側移分布。高強鋼組合偏心支撐結構可以節(jié)省約15%-25%的鋼材,具有良好的經(jīng)濟效益。
[Abstract]:......
【學位授予單位】：西安建筑科技大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：TU391;TU352.11

【參考文獻】

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本文編號：1638490