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K型偏心支撑半刚接钢框架弹塑性受力性能研究

发布时间:2018-01-12 04:14

  本文关键词:K型偏心支撑半刚接钢框架弹塑性受力性能研究 出处:《西安工业大学》2017年硕士论文 论文类型:学位论文


  更多相关文章: 偏心支撑 半刚接 耗能梁段 弹塑性 钢框架


【摘要】:偏心支撑半刚接钢框架结构集合了偏心支撑钢框架及半刚性连接钢框架两种结构的优点,是一种崭新结构体系。半刚性连接钢框架具有延性好的特点,但结构刚度较弱,偏心支撑能为钢框架结构提供较大的抗侧移刚度,将二者结合能够弥补双方的不足,使其各自的优势得到充分发挥,是一种具有卓越抗震性能的结构体系。但我国对于该类型结构体系的理论及试验研究相对匮乏,在工程应用中没有完善的设计及分析理论,故本课题特针对K型偏心支撑半刚接钢框架进行了研究,以丰富该结构在工程应用中的理论依据。本文通过有限元软件SAP2000建立了 10个12层的K型偏心支撑半刚接钢框架模型,其中6个以耗能梁段的长度为变量、4个以梁柱节点初始转动刚度为变量,分别对其进行了模态分析及静力非线性Pushover分析,以研究其对结构动力特性及弹塑性受力性能的影响。研究结果表明:随耗能梁段的增长,结构周期变大,尤其对于前三阶振型,增幅高达3.3%~6.3%,对于高阶振型的周期影响较小;结构顶点及性能点的水平位移增大,基底剪力及性能点处的加速度减小。耗能梁段变长,会降低结构的抗侧移刚度值;变短,则会增加刚度使其难以屈服,故建议对于本文所建的结构模型,耗能梁段长度取值宜在1000mm~1250mm之间,既能保证结构的抗侧移刚度,也有利于塑性铰的发展。当节点初始转动刚度小于5 × 105kN · m/rad时,刚度增大会使结构周期及顶点和性能点处侧移减小、基底剪力及性能点处加速度增大,塑性铰的数量也越多;但当节点初始转动刚度大于5×105kN·m/rad时,刚度的增加对结构各参数的影响甚微,可忽略不计,故本文建议半刚性连接初始转动刚度的取值宜为1 × 105kN · m/rad~5 × 105kN · m/rad。耗能梁段长度及节点初始转动刚度的改变对结构在X、Y方向的质量参与系数影响较小,可忽略不计。
[Abstract]:Eccentrically braced semi-rigid steel frame structure is a brand new structure system, which combines the advantages of eccentrically braced steel frame and semi-rigid connection steel frame. The semi-rigid connection steel frame has good ductility. But the stiffness of the structure is weak, eccentrically braced steel frame structure can provide a greater lateral stiffness, the combination of the two can make up for the shortcomings of both sides, so that their respective advantages are given full play. It is a structural system with excellent seismic performance, but the theoretical and experimental study of this type of structural system is relatively scarce in our country, and there is no perfect design and analysis theory in engineering application. Therefore, this paper studies the K type eccentrically braced semi-rigid steel frame. In order to enrich the theoretical basis of the application of the structure in engineering, this paper establishes 10 12-story K eccentrically braced semi-rigid steel frame models by the finite element software SAP2000. Six of them take the length of the energy dissipation beam as variables, and four take the initial rotational stiffness of Liang Zhu node as variables. The modal analysis and static nonlinear Pushover analysis are carried out respectively. In order to study its influence on the dynamic characteristics and elastic-plastic mechanical properties of the structure, the results show that the period of the structure becomes larger with the increase of the energy dissipation beam section, especially for the first three modes, the increase is as high as 3.3% or 6.3%. It has little effect on the period of high-order modes. The horizontal displacement of the vertex and the performance point of the structure increases, the acceleration at the base shear force and the performance point decreases, and the energy dissipation beam becomes longer, which will reduce the stiffness of the structure against lateral displacement. It is suggested that the length of energy dissipation beam should be in the range of 1000mm / 1250mm for the structural model built in this paper, which can guarantee the anti-lateral stiffness of the structure. When the initial rotational stiffness of the joints is less than 5 脳 10 ~ 5kN 路m ~ (-1) rad, the increase of the stiffness will decrease the structural period, the vertices and the performance points. The number of plastic hinges increases with the increase of the acceleration at the base shear force and the performance point. However, when the initial rotational stiffness of the node is greater than 5 脳 105 KN 路m / rad, the increase of stiffness has little effect on the parameters of the structure, which is negligible. Therefore, it is suggested that the initial rotational stiffness of semi-rigid connections should be 1 脳 10 5 KN 路m / r rad5 脳 10 5 KN. The length of the energy dissipation beam and the initial rotational stiffness of the joint are changed to the structure at X. The quality participation coefficient of Y direction has little influence and can be neglected.
【学位授予单位】:西安工业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TU391

【参考文献】

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本文编号:1412628

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