【摘要】：針對(duì)現(xiàn)行鋼結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計(jì)方法的不足，強(qiáng)調(diào)了鋼框架高等分析方法的重要性。偏心支撐鋼框架兼顧了純框架結(jié)構(gòu)和中心支撐鋼框架結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)，剛度大、延性好，受力性能合理，罕遇地震作用下具有良好的抗震性能。目前對(duì)于鋼框架高等分析方法的研究很多，但對(duì)于偏心支撐鋼框架的高等分析方法研究較少。此外，《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》中關(guān)于偏心支撐鋼框架的規(guī)定大多來(lái)源于美國(guó)規(guī)范，對(duì)采用我國(guó)鋼材的耗能梁性能研究較少，不利于準(zhǔn)確評(píng)估偏心支撐鋼框架的性能。 現(xiàn)階段對(duì)于偏心支撐鋼框架的設(shè)計(jì)，先由彈性分析求出基底剪力和各樓層的側(cè)向力，再計(jì)算出耗能梁所受的剪力，通過(guò)耗能梁的設(shè)計(jì)原理確定截面的大�。桓鶕�(jù)耗能梁的內(nèi)力和規(guī)范中的相關(guān)放大系數(shù)，確定其余構(gòu)件截面的大小。然而，基于彈性分析所設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)，直接運(yùn)用于罕遇地震下的非彈性分析中，可能無(wú)法滿(mǎn)足預(yù)期的破壞模式和相關(guān)規(guī)范的要求。 針對(duì)以上關(guān)于高等分析方法和偏心支撐鋼框架所存在的不足，本文研究?jī)?nèi)容主要包括以下幾方面： （1）基于截面組合法和截面彈簧剛度理論，提出了一種有分布荷載作用時(shí)考慮單元跨內(nèi)塑性鉸的鋼框架高等分析方法。該方法利用穩(wěn)定函數(shù)考慮幾何非線(xiàn)性和剪切變形、在初始屈服方程中考慮殘余應(yīng)力、折減彈性模量法考慮初始缺陷的影響等。此外，當(dāng)單元上有分布荷載作用時(shí)，，在可能出現(xiàn)屈服的兩端和跨內(nèi)分別假想有一個(gè)零長(zhǎng)度的彈簧考慮截面在不同受力時(shí)的剛度，得到僅使用一個(gè)單元/桿件就能準(zhǔn)確模擬跨內(nèi)塑性鉸的鋼框架高等分析方法； （2）基于串聯(lián)彈簧模型在單元端部同時(shí)考慮材料非線(xiàn)性和半剛性連接的影響，并在有分布荷載作用時(shí)，提出了一種準(zhǔn)確模擬跨內(nèi)塑性鉸的半剛性鋼框架的高等分析方法； （3）現(xiàn)行規(guī)范中對(duì)翼緣寬厚比的限制過(guò)于嚴(yán)格，許多軋制型鋼很難作為耗能梁使用。與已有試驗(yàn)對(duì)比，校正有限元分析方法的準(zhǔn)確性。為了重新評(píng)估該值，基于Q235鋼材設(shè)計(jì)70個(gè)不同翼緣寬厚比和長(zhǎng)度的耗能梁模型，并在往復(fù)荷載下進(jìn)行有限元分析。結(jié)果表明，對(duì)剪切型耗能梁和彎曲型耗能梁，可考慮將翼緣寬厚比放寬至10235/fy，并得到相應(yīng)的破壞模式、超強(qiáng)系數(shù)及力-位移曲線(xiàn)等； （4）基于Q235鋼材設(shè)計(jì)50個(gè)不同加勁肋間距、厚度和布置方式的耗能梁模型、36個(gè)不同軸力作用下的耗能梁模型，通過(guò)有限元分析研究往復(fù)荷載作用下各種因素對(duì)不同長(zhǎng)度耗能梁性能的影響，得到了一種耗能梁的優(yōu)化設(shè)計(jì)方法； （5）根據(jù)耗能梁有限元分析所得的多線(xiàn)性力-位移曲線(xiàn)，在單元兩端分別假定有三個(gè)零長(zhǎng)度的轉(zhuǎn)動(dòng)子彈簧和三個(gè)零長(zhǎng)度的平動(dòng)子彈簧來(lái)模擬彎矩和剪力的影響，中間單元始終處于彈性狀態(tài)，并結(jié)合截面組合法理論所推導(dǎo)的考慮單元應(yīng)變強(qiáng)化的屈服方程，得到了耗能梁的高等分析模型。此外，基于該模型還考慮了半剛性連接的影響。耗能梁以外構(gòu)件的分析模型與普通單元的高等分析模型相同，由此提出了偏心支撐鋼框架的高等分析方法； （6）基于預(yù)先確定結(jié)構(gòu)在非彈性變形下的目標(biāo)位移和屈服機(jī)理，并結(jié)合建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范，提出了純框架結(jié)構(gòu)和D型、K型和V型偏心支撐框架基于性能的塑性設(shè)計(jì)方法。該方法還根據(jù)罕遇地震作用下能量平衡原理得到結(jié)構(gòu)的基底剪力和各樓層的剪力值，并考慮耗能折減系數(shù)η的影響。分析結(jié)果表明，使用該方法對(duì)不同抗震設(shè)防烈度下的各種結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，無(wú)需進(jìn)行復(fù)雜的計(jì)算和迭代，就能滿(mǎn)足多遇地震及罕遇地震下的預(yù)定功能； （7）根據(jù)偏心支撐鋼框架基于性能的塑性設(shè)計(jì)方法，設(shè)計(jì)某三十層的偏心支撐鋼框架，采用基于性能的抗震設(shè)計(jì)方法對(duì)其進(jìn)行評(píng)估。將結(jié)構(gòu)的性能目標(biāo)選為D，并選擇合適的地震波，再根據(jù)相關(guān)規(guī)范確定各構(gòu)件的性能指標(biāo)，從層間位移角和構(gòu)件變形兩方面對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行評(píng)估。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類(lèi)號(hào)】：TU391

【參考文獻(xiàn)】

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中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前2條

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本文編號(hào)：2334929