低屈服可替换耗能梁段偏心支撑钢框架结构抗震性能分析

发布时间：2022-10-09 14:58

　　在传统的偏心支撑钢框架中耗能梁段与横梁是一个整体,在中震与大震作用下,耗能梁段作为结构的第一道抗震防线首先吸能屈服,由于耗能梁段的材料与其余构件相同,为了实现在中震与大震作用下耗能梁段首先进入屈服的目的,在设计时往往是降低其尺寸。而低屈服点钢本身的屈服点较低,并且作为耗能构件应用于钢板剪力墙、防屈曲支撑和阻尼器等,目前还未曾作为耗能构件用于偏心支撑钢框架中,相关理论也比较匮乏。为此,本文提出了一种低屈服可替换耗能梁段偏心支撑钢框架体系,在保证耗能梁段尺寸不减小的前提下率先提出将低屈服点钢用于偏心支撑钢框架的耗能梁段中,为以后的工程实践提供理论支持。可替换形式采用腹板螺栓连接,将横梁中的耗能梁段分离出来。在中、大震作用下,塑性破坏仅集中在耗能梁段,大大改善了灾后的修复工作难度。本文通过ABAQUS软件建立低屈服可替换耗能梁段偏心支撑钢框架有限元模型,对其进行抗震性能分析,主要的研究内容和成果如下:首先,本文对低屈服可替换耗能梁段偏心支撑钢框架（简称低屈服体系）进行了可行性分析。研究了低屈服体系分别在无震、小震、中震、大震作用下的受力过程,并结合相关规范进行了指标验证。分析结果表明:低屈服... 

【文章页数】：105 页

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摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 偏心支撑钢框架研究
        1.1.1 偏心支撑钢框架结构体系的研究背景
        1.1.2 偏心支撑钢框架的研究状况
        1.1.3 传统K型偏心支撑钢框架的不足
        1.1.4 偏心支撑钢框架可替换式耗能梁段的提出
        1.1.5 可替换式耗能梁段偏心支撑钢框架的研究现状
    1.2 低屈服可替换耗能梁段偏心支撑钢框架的研究状况
        1.2.1 低屈服点钢的研究状况
        1.2.2 低屈服点钢的应用现状
        1.2.3 低屈服可替换耗能梁段偏心支撑钢框架的提出
        1.2.4 耗能梁段低屈服点钢种类的选取
    1.3 本文的研究内容
    1.4 本文的创新点
第二章 低屈服可替换耗能梁段偏心支撑钢框架的试件设计与有限元建模
    2.1 试件的设计原理
        2.1.1 耗能梁段的设计
        2.1.2 支撑斜杆的设计
        2.1.3 螺栓的设计
    2.2 K型偏心支撑钢框架的设计
        2.2.1 传统K型偏心支撑钢框架的设计
        2.2.2 低屈服可替换耗能梁段偏心支撑钢框架的设计
    2.3 基于ABAQUS的有限元建模
        2.3.1 材料属性的定义
        2.3.2 单元类型的选取及网格划分
        2.3.3 相互作用的定义
        2.3.4 加载制度与边界条件
        2.3.5 分析步的设置与求解器的选择
        2.3.6 破坏准则
    2.4 小结
第三章 低屈服可替换耗能梁段偏心支撑钢框架的可行性分析
    3.1 低屈服体系可行性的实现途径
        3.1.1 可行性的实现指标
        3.1.2 基本试件
    3.2 低屈服体系在无震作用下的可行性分析
        3.2.1 无震作用下的分析
    3.3 低屈服体系在小震作用下的可行性分析
        3.3.1 小震作用下的分析
        3.3.2 指标分析
    3.4 低屈服体系在中震作用下的可行性分析
        3.4.1 耗能梁段应力分析
        3.4.2 耗能梁段内形成塑性铰
        3.4.3 指标分析
    3.5 低屈服体系在大震作用下的可行性分析
        3.5.1 耗能梁段应力分析
        3.5.2 耗能梁段内形成塑性铰
        3.5.3 结构破坏
        3.5.4 指标分析
    3.6 刚度不降研究
    3.7 小节
第四章 低屈服可替梁段偏心支撑钢框架滞回性能的影响因素分析
    4.1 耗能梁段长度的变化影响分析
        4.1.1 耗能梁段的应力状态分析及沿其高度和长度方向的应力分布
        4.1.2 耗能性能
        4.1.3 刚度
        4.1.4 强度与延性
        4.1.5 塑性转角
    4.2 耗能梁段的腹板厚度变化影响分析
        4.2.1 耗能梁段的应力状态分析及沿其高度和长度方向的应力分布
        4.2.2 耗能性能
        4.2.3 刚度
        4.2.4 强度与延性
        4.2.5 塑性转角
    4.3 耗能梁段的加劲肋间距变化影响分析
        4.3.1 耗能梁段的应力状态分析及沿其高度和长度方向的应力分布
        4.3.2 耗能性能
        4.3.3 刚度
        4.3.4 强度与延性
        4.3.5 塑性转角
    4.4 低屈服点钢牌号的影响分析
        4.4.1 材料的本构关系
        4.4.2 耗能梁段的应力状态分析及沿其高度和长度方向的应力分布
        4.4.3 耗能性能
        4.4.4 刚度
        4.4.5 强度与延性
        4.4.6 塑性转角
    4.5 轴压比的影响分析
        4.5.1 耗能梁段的应力状态分析及沿其高度和长度方向的应力分布
        4.5.2 耗能性能
        4.5.3 刚度
        4.5.4 强度与延性
        4.5.5 塑性转角
    4.6 小结
第五章 低屈服可替换耗能梁段偏心支撑钢框架的动力性能分析
    5.1 低屈服可替换耗能梁段偏心支撑钢框架模态分析
        5.1.1 模态分析理论
        5.1.2 低屈服体系的模态分析
    5.2 时程分析方法与原理
        5.2.1 时程分析方法
        5.2.2 时程分析原理
    5.3 地震波的选取与调整
        5.3.1 地震波的选取
        5.3.2 地震波的调整
    5.4 低屈服可替换耗能梁段偏心支撑钢框架动力时程分析
        5.4.1 天津波时程分析
        5.4.2 唐山波时程分析
        5.4.3 人工波时程分析
    5.5 本章小结
结论与展望
    结论
    展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文目录
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]装配式斜支撑节点钢框架弹塑性动力时程分析[J]. 舒兴平,刘泽龙,卢倍嵘,姚尧.  工业建筑. 2015(10)
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博士论文
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硕士论文
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[2]延性节点钢框架动力时程分析[D]. 张栋.青岛理工大学 2013
[3]考虑塑性各向异性球形容器爆破压力研究[D]. 金乘武.浙江大学 2012
[4]翼缘削弱式钢框架动力性能研究[D]. 李欣.青岛理工大学 2009
[5]高层偏心支撑钢框架结构的抗震性能分析[D]. 武祥宝.河北工程大学 2009
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本文编号：3688848