近场地震下K形偏心支撑钢框架基于能量的性态设计方法

发布时间：2017-08-19 23:17

  本文关键词：近场地震下K形偏心支撑钢框架基于能量的性态设计方法

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【摘要】：近场地震动带有强速度脉冲和较长的脉冲周期,能够在短时间内对结构输入较大的能量,从而导致结构损伤或破坏。现行抗震规范并没有结合近场地震动的特点提出相应的抗震设计方法,而是采用基于强度的弹性设计方法,对结构的非弹性性能考虑较少,按此方法设计的结构在近场地震动作用下可能会偏于不安全。因此,根据近场地震的特点,提出更为合理的抗震设计方法显得尤为重要。本文基于最大有效滞回能谱,根据能量平衡关系,提出了近场地震下K型偏心支撑钢框架的性态设计方法。此方法选取地震输入能的部分能量作为设计依据,充分考虑了近场地震强速度脉冲的特点,概念清晰,操作简便,是一种实用的设计方法。本文运用此方法设计了10层、15层两个K型偏心支撑钢框架算例,并采用Pushover方法和弹塑性时程分析方法对算例进行了抗震性能评估。结果表明:结构的屈服机制符合预期假定,屈服位移与设计值相差甚小。在多遇、罕遇地震下,结构层间侧移角符合规范要求。层间滞回能的分布也比较合理,证明了本文方法的合理性和可行性。
【关键词】：性态抗震设计 K型偏心支撑钢框架 最大有效滞回耗能谱 屈服模式
【学位授予单位】：苏州科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TU391
【目录】：

• 摘要6-7
• Abstract7-10
• 第一章 绪论10-21
• 1.1 研究背景及意义10-11
• 1.2 基于结构性态抗震设计方法的研究现状11-12
• 1.2.1 性态抗震设计理论11
• 1.2.2 设计性态水准和性态目标11-12
• 1.2.3 性态设计方法12
• 1.3 基于能量性态设计方法的研究现状12-14
• 1.4 近场地震下结构反应14-16
• 1.4.1 近场地震动特点14-15
• 1.4.2 近场地震结构反应的研究现状15-16
• 1.5 偏心支撑钢框架16-19
• 1.5.1 框架结构和框架支撑结构的比较16-17
• 1.5.2 耗能梁段长度17
• 1.5.3 耗能梁段内力分布17-18
• 1.5.4 偏心支撑框架的耗能机构18
• 1.5.5 偏心支撑钢框架的研究进展18-19
• 1.6 本文主要研究内容19-21
• 第二章 基于能量性态设计方法21-35
• 2.1 地震动输入能21
• 2.2 近场地震最大有效滞回能谱21-24
• 2.3 多自由度体系的滞回耗能24-25
• 2.4 基于MECE谱的性态设计方法25-35
• 2.4.1 初选构件截面25
• 2.4.2 确定目标延性25-26
• 2.4.3 结构最大有效滞回耗能26
• 2.4.4 侧向力分布模式26
• 2.4.5 设计基底剪力26-28
• 2.4.6 耗能梁段设计28-31
• 2.4.7 周边构件设计31-34
• 2.4.8 K-EBF结构迭代设计34-35
• 第三章 结构算例设计35-47
• 3.1 10层结构算例设计35-37
• 3.1.1 设计依据35
• 3.1.2 竖向荷载及初选构件截面35-37
• 3.2 设计步骤37-45
• 3.3 15层框架45-47
• 第四章 非线性分析方法47-60
• 4.1 静力推覆分析方法(Pushover)47-50
• 4.1.1 侧向力分布模式47
• 4.1.2 Pushover分析方法47-48
• 4.1.3 塑性铰设置48-49
• 4.1.4 Pushover结果分析49-50
• 4.2 弹塑性时程分析50-55
• 4.2.1 材料特性50-51
• 4.2.2 单元选取51-52
• 4.2.3 几何模型52-53
• 4.2.4 网格划分53-54
• 4.2.5 能量输出54-55
• 4.3 地震波选取和调幅55-60
• 4.3.1 选波原则55-57
• 4.3.2 地震波调幅57
• 4.3.3 地震波选取57-58
• 4.3.4 多遇地震下结构底部剪力58-60
• 第五章 本文K-EBF结构抗震性能评估60-82
• 5.1 Pushover分析结果60-63
• 5.1.1 罕遇地震下结构的屈服机构60-62
• 5.1.2 结构屈服位移62-63
• 5.2 弹塑性时程分析结果63-82
• 5.2.1 结构破坏模式63-65
• 5.2.2 结构位移响应65-72
• 5.2.3 结构最大有效滞回耗能72-76
• 5.2.4 最大有效滞回耗能在构件间的分布76-78
• 5.2.5 最大有效滞回耗能层间分布78-82
• 第六章 结论与展望82-84
• 6.1 结论82-83
• 6.2 展望83-84
• 参考文献84-88
• 致谢88-89
• 作者简历89

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本文编号：703475