新型钢—混凝土混合结构抗震性能分析

发布时间：2018-09-10 12:05

【摘要】：由于充分利用了钢和混凝土的优势，钢框架-混凝土芯筒混合结构在我国得到广泛应用。然而，传统的钢框架-混凝土芯筒混合结构由于钢结构和混凝土结构两者刚度和受力性能存在很大不同，，不能合理分担地震力，而且梁柱连接延性差。因此，屈曲约束支撑半刚性连接钢框架-混凝土芯筒混合结构被提了出来。该结构的半刚性连接具有良好的延性，并设置了便于更换且高效耗能的屈曲约束支撑，弥补了钢框架抗侧刚度和承载力的不足,但是目前国内外对其抗震性能的研究非常匮乏。 本文采用有限元软件Abaqus、Ansys，通过静力分析计算了大量屈曲约束支撑半刚性连接钢框架-混凝土芯筒混合结构的弹性侧移。将有限元和试验的结果进行比较，通过对比验证了模型的正确性。 通过弹塑性时程分析，对比了钢框架-混凝土芯筒、半刚性连接钢框架-混凝土芯筒和新型钢-混凝土混合结构的层间侧移、能量分配和破坏形式，研究了三者的抗震耗能性能。结果表明：新型钢-混凝土混合结构在层间侧移降低和均匀分布、地震能量消耗、减少脆性破坏方面更有优势。 分别建立两组新型钢-混凝土混合结构的模型：(1)整体弹性侧移刚度相同，但是半刚性连接钢框架、屈曲约束支撑钢架和混凝土芯筒相对强弱程度不同；(2)支撑纵向布置不同。通过罕遇地震作用下的弹塑性时程分析，研究了半刚性连接钢框架、屈曲约束支撑钢架、混凝土芯筒三者相对强弱和支撑纵向布置方式对新型钢-混凝土混合结构变形、剪力分布以及破坏形式的影响。并据此提出了两方面的设计建议，可供设计人员参考：(1)层间侧移较小同时满足良好破坏模式时，刚度比和构造的建议；(2)层间侧移较小且分布较均匀，同时保证沿高度方向刚度不突变，屈曲约束支撑纵向布置建议。
[Abstract]:Due to the advantages of steel and concrete, steel frame-concrete core-tube hybrid structures are widely used in China. However, the traditional steel-frame-concrete core-tube hybrid structure can not reasonably share the seismic force due to the great difference between the stiffness and mechanical behavior of the steel structure and the concrete structure, and the ductility of Liang Zhu connection is poor. Therefore, the steel frame-concrete core-tube composite structure with buckle-restrained braced semi-rigid connections is lifted out. The semi-rigid connection of the structure has good ductility, and the buckling restrained braces which are easy to replace and consume energy efficiently make up for the deficiency of the lateral stiffness and bearing capacity of the steel frame, but the research on its seismic performance is very scarce at home and abroad. In this paper, the elastic lateral displacement of a large number of semi-rigid steel frame-concrete core-tube composite structures supported by buckling constraints is calculated by static analysis with the finite element software Abaqus,Ansys,. The results of finite element and test are compared and the correctness of the model is verified. Through elastic-plastic time-history analysis, the interstory displacement, energy distribution and failure of steel frame-concrete core-tube, semi-rigid steel frame-concrete core-tube and new steel-concrete hybrid structure are compared. The seismic energy dissipation performance of the three is studied. The results show that the new steel-concrete hybrid structure has more advantages in reducing the lateral displacement and uniform distribution of the layers, consuming the seismic energy and reducing the brittle failure. The models of two groups of new steel-concrete hybrid structures are established: (1) the stiffness of the whole elastic lateral displacement is the same, but the relative strength of the buckling restrained braced steel frame and the concrete core tube is different; (2) the longitudinal arrangement of the bracing is different. Based on the elastic-plastic time-history analysis under the rare earthquake, the deformation of the new steel-concrete hybrid structure with semi-rigid connection steel frame, buckling restrained braced steel frame and concrete core tube is studied. The influence of shear force distribution and failure form. Based on this, two design suggestions are put forward, which can be used for reference by designers: (1) the stiffness ratio and the structure of the layer are small while satisfying the good failure mode, and (2) the lateral displacement of the layers is smaller and the distribution is more uniform. At the same time, the stiffness along the direction of height is not abrupt, and the longitudinal arrangement of buckling restrained braces is suggested.
【学位授予单位】：西安建筑科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TU398.9;TU352.11

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本文编号：2234395