偏心支撑钢与GFRP框架结构的抗震耗能有限元分析

发布时间：2020-07-15 16:01

【摘要】：本文充分考虑偏心支撑框架结构和GFRP材料在国内外研究成果的之上,通过理论分析与数值模拟相结合的方法,分别对典型的Y、K形偏心支撑框架结构与Y形偏心支撑GFRP框架结构进行抗震耗能有限元分析,主要研究以下内容:1.对Y形和K形两种偏心支撑框架进行非线性有限元分析,以比较不同形式偏心支撑框架的抗震耗能性能。拟分析钢组合K形和Y形钢框架,耗能段和支撑均采用Q235B钢,梁柱构件分别采用Q345和Q460。相同截面尺寸及荷载条件下,对比两种结构形式在地震作用下的耗能性能。通过比较两种框架在往复荷载作用下得出以下结论:(1)K形和Y偏心支撑钢框架结构滞回曲线整体相似,差异不大,均具有一定的耗能能力。(2)两种支撑形式耗能段耗散的能量都超过百分之四十以上,耗散的能量主要由耗能段承担。(3)Y形支撑框架整体耗能能力强于K形,弹塑性变形主要集中在耗能段上,且Y形框架的耗能段独立于框架梁、柱,可在震后快速修复。2.建立单层和多层Y形偏心支撑GFRP框架结构。模型试件耗能段、支撑采用钢材,框架梁柱采用GFRP材料。建立4组系列试件,通过改变耗能段的参数:耗能段材料组合、耗能段长度、耗能段腹板厚度,探讨Y形偏心支撑GFRP框架结构的滞回曲线、各构件的滞回曲线、能量耗能占比等情况。总结得出:1)Y形偏心支撑GFRP框架结构的耗能段、支撑都采用Q235B屈服点较低的钢材,其结构的滞回耗能性能、极限承载力都较为良好,是一种较为理想的抗震结构形式,可以适用于烈度高的地区。2)耗能段的长度宜采用700mm较为合适的长度,过短、过长都会影响框架结构的整体耗能性能。适当提升耗能段长度能够提升结构的延性,较好的发挥钢材的耗能能力。3)作为框架耗能的主要部分,从分析结果可以看出,增加耗能段腹板的厚度不会使得结构整体滞回耗能增加,反而会使结构整体延性下降,后续下降速度较慢。4)GFRP构件与钢材组合,虽没有有纯钢结构那样良好的抗震耗能能力,但是总体耗能也能达到钢框架总能量的一半以上。3.对Y形钢框架和GFRP框架两种偏心支撑结构进行耗能分析,比较两种不同材料组合偏心支撑框架的抗震耗能性能,详细对比两种结构形式在地震作用下各构件的耗能能力。根据本文模拟分析的结果,总结关于Y、K形偏心支撑钢框架的各个构件耗能占比情况,研究两种支撑结构的在地震荷载作用下的破坏形式。对Y形偏心支撑GFRP框架结构的抗震性能进行了详细分析,完善这种新型结构材料应用于框架结构构件中有着重要的意义,给以后工程设计人员一定的参考价值。
【学位授予单位】：南华大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TU352.11
【图文】：

图 1.1 偏心支撑框架的一般形式当中心支撑结构受到较小的地震荷载，构件处于弹性阶段时，整体能够拥有强的刚度和强度，能够减小构件的在水平方向的位移和改善结构的内力分布。支撑构件在强烈地震荷载作用下受压屈曲之后，容易使框架柱发生屈曲甚至严

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本文编号：2756711