防屈曲耗能支撑在加固工程中的应用及优化

发布时间：2017-10-07 03:00

  本文关键词：防屈曲耗能支撑在加固工程中的应用及优化

  更多相关文章： 防屈曲耗能支撑 轻钢加层 目标位移 塑性铰 优化设计

【摘要】：为了贯彻十三五规划提出的绿色发展理念,一些老旧的低层或多层建筑虽已不能满足人们的生产和生活的功能需要,但不能对其进行简单粗暴的拆除,而是需要对房屋实行加固改造。房屋的改造必须符合现行抗震规范,所以在满足使用功能的前提下,需要对原结构体系进行加固。除了传统的加固方法外,防屈曲耗能支撑加固为房屋加固改造工程提供了一种新的方法,它不仅能为结构提供足够的抗侧刚度和承载力,而且其变形能力强,具有饱满的滞回性能,在罕遇地震下起到“保险丝”的作用,另外还能降低原结构拆除量,减少建筑垃圾。本文以一不满足抗震要求的轻钢加层实际工程为例,利用基于目标位移方法对既有建筑采用防屈曲耗能支撑进行减震设计,使改造后的房屋满足抗震使用要求,主要研究内容如下。首先,利用相关原理推导出基于目标位移的防屈曲耗能支撑体系设计方法,通过一轻钢加层工程实例完成对支撑的设计,并提出了两种支撑的布置方案。其次,通过对整体结构的弹性对比分析可知,防屈曲耗能支撑能够为结构提供有效的侧向刚度,各层层间位移得到了一定的控制,并且结构的扭转情况也得到改善。另外原框架结构分配的楼层剪力值减少,有效保护了主体结构不受地震作用破坏。再次,通过对整体结构的弹塑性对比分析可知,设置防屈曲耗能支撑后,其结构位移得到了有效的限制,弹塑性层间位移角满足规范要求,同时支撑也承担了大部分罕遇地震下的楼层剪力,并且防屈曲耗能支撑能够先于梁柱达到屈服点,进入塑性阶段,起到了耗能减震的作用,成为结构抗震的第一道防线。最后,对防屈曲耗能支撑结构体系进行优化设计,以位移限值作为约束条件,对原目标位移法进行改进,来实现支撑面积的最优化。改进后支撑的用钢量大幅度减少,在保证结构安全可靠的前提下,获了较高的经济效益。另外全部支撑的耗能比例也比原方案有一定的提高。
【关键词】：防屈曲耗能支撑 轻钢加层 目标位移 塑性铰 优化设计
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TU352.1
【目录】：

• 致谢7-8
• 摘要8-9
• ABSTRACT9-18
• 第一章 绪论18-26
• 1.1 引言18
• 1.2 耗能减震技术18-21
• 1.2.1 耗能减震的概念18-19
• 1.2.2 耗能减震的原理19
• 1.2.3 耗能减震装置的类型19-20
• 1.2.4 耗能减震技术的优越性20-21
• 1.3 防屈曲耗能支撑的介绍21-24
• 1.3.1 防屈曲耗能支撑的构造21-22
• 1.3.2 防屈曲耗能支撑的基本原理22-23
• 1.3.3 防屈曲耗能支撑的工程应用23-24
• 1.4 本文研究目的和研究的主要内容24-26
• 第二章 防屈曲耗能支撑体系的设计26-41
• 2.1 防屈曲耗能支撑结构的适用范围及设防目标26-27
• 2.2 防屈曲耗能支撑构件的力学模型27-28
• 2.3 防屈曲耗能支撑的等效刚度及附加有效阻尼比28-31
• 2.3.1 防屈曲耗能支撑的等效刚度28-29
• 2.3.2 防屈曲耗能支撑的附加有效阻尼比29-31
• 2.4 防屈曲耗能支撑的布置31-32
• 2.5 防屈曲耗能支撑的承载力和抗震设计32-34
• 2.5.1 防屈曲耗能支撑的承载力设计32-33
• 2.5.2 防屈曲耗能支撑的抗震设计要求33-34
• 2.6 基于目标位移的防屈曲耗能支撑设计34-41
• 2.6.1 防屈曲耗能支撑体系的名义侧向刚度比34-35
• 2.6.2 防屈曲耗能支撑构件芯板面积确定35-37
• 2.6.3 防屈曲耗能支撑的构造要求37-38
• 2.6.4 基于目标位移的防屈曲耗能支撑体系的设计流程38-41
• 第三章 基于目标位移的防屈曲耗能支撑体系弹性分析41-63
• 3.1 工程实例41-49
• 3.1.1 工程概括41-42
• 3.1.2 基于应变能的混合结构阻尼比计算42-45
• 3.1.3 防屈曲耗能支撑的设计45-47
• 3.1.4 防屈曲耗能支撑—框架结构模型建立47-49
• 3.2 模态分析49-52
• 3.2.1 模态分析法概述49
• 3.2.2 模态分析法结果49-52
• 3.3 振型分解反应谱分析52-55
• 3.3.1 振型分解反应谱法概述52
• 3.3.2 振型分解反应谱法分析结果52-55
• 3.4 线性时程分析55-62
• 3.4.1 时程分析法概述55-56
• 3.4.2 自然波与人工波的选取56-58
• 3.4.3 线性时程法分析结果58-62
• 3.5 本章小结62-63
• 第四章 基于目标位移的防屈曲耗能支撑体系弹塑性分析63-77
• 4.1 结构弹塑性分析目的63
• 4.2 静力非线性分析63-70
• 4.2.1 Pushover分析概述63-64
• 4.2.2 侧向荷载加载模式64-65
• 4.2.3 非线性单元及塑性铰的定义65-66
• 4.2.4 结构塑性铰发展过程66-68
• 4.2.5 Pushover曲线及性能点分析68-70
• 4.3 非线性时程分析70-75
• 4.3.1 弹塑性层间位移角70-72
• 4.3.2 罕遇地震下的层间剪力72-73
• 4.3.3 防屈曲耗能支撑的轴向受力分析73-75
• 4.3.4 结构耗散能量分布75
• 4.4 本章小结75-77
• 第五章 防屈曲耗能支撑结构体系的优化设计77-84
• 5.1 目标位移法的改进77
• 5.2 防屈曲耗能支撑结构体系优化过程77-79
• 5.3 防屈曲耗能支撑结构体系优化结果79-82
• 5.3.1 反应谱作用下的优化对比79-80
• 5.3.2 时程作用下的优化对比80-82
• 5.4 本章小结82-84
• 第六章 结论与展望84-86
• 6.1 本文研究的主要结论84-85
• 6.2 不足与展望85-86
• 参考文献86-89
• 攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况89

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 李兵;万梓豪;;不同层数轻钢加层在框架结构的抗震性能分析[J];工程与建设;2015年05期

2 刘廷滨;张瑜都;刘生纬;马小明;张迪;张家玮;;某框架结构加固改造与加层抗震性能分析[J];建筑结构;2015年09期

3 陈道政;何池和;罗志远;王伟强;;防屈曲耗能支撑在房屋加层加固中的应用[J];工业建筑;2015年02期

4 刘晶波;王文晖;赵冬冬;张小波;;循环往复加载的地下结构Pushover分析方法及其在地震损伤分析中的应用[J];地震工程学报;2013年01期

5 任文杰;王利强;马志成;姚会哲;;形状记忆合金-摩擦复合阻尼器力学性能研究[J];建筑结构学报;2013年02期

6 程选生;贾传胜;杜修力;;消能减震技术在结构抗震加固改造中的应用[J];土木工程学报;2012年S1期

7 张卫海;邵宏政;;防屈曲耗能支撑在铰接混凝土框架抗震加固中的应用[J];结构工程师;2012年03期

8 李国强;胡宝琳;孙飞飞;郭小康;;国产TJI型屈曲约束支撑的研制与试验[J];同济大学学报(自然科学版);2011年05期

9 朱江;;防屈曲支撑体系的研究现状及其应用[J];沈阳大学学报;2010年02期

10 李宏男;李东航;尚振伟;;基于多维能力谱法的震损建筑抗震评价方法[J];沈阳建筑大学学报(自然科学版);2010年01期

，

本文编号：986498