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《清华大学》 2005年
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防屈曲支撑及防屈曲支撑钢框架设计理论研究

刘建彬  
【摘要】:抗侧力体系的选择是高层建筑结构选型的关键内容之一。钢结构轻质高强和支撑框架水平抗侧刚度较大的特性,使得支撑钢框架在抗震设防区具有一定的应用优势。但普通的支撑在地震作用下存在着受压屈曲的问题,1994 年的北岭地震和 1995 年的阪神地震震害调查都表明普通支撑钢框架大震时由于支撑的反复压屈而使震害加剧。 防屈曲支撑是对普通支撑的改进,通过在普通支撑的外围设置约束套筒,抑制支撑受压时的屈曲而不限制其受力时的自由伸缩,实现支撑无论受压还是受拉都表现为全截面屈服。通过合理的设计,可以使防屈曲支撑在罕遇地震发生时能够率先屈服,利用其滞回消耗地震输入能量,保护主体框架结构。 首先对防屈曲支撑构件的组成进行了理论研究,通过整体和局部稳定分析给出了实现防屈曲所需要的约束套筒的刚度和承载力,提出了支撑与框架连接段的简化计算方法。 综合考虑各种非线性因素,利用有限元软件 ANSYS 的接触算法对支撑构件的受力全过程进行了仿真模拟,与已有试验结果吻合较好。通过极限承载力分析考察了约束比、内核板件宽厚比、初始缺陷、间隙等参数和连接刚性等因素对支撑性能的影响,提出各参数的合理取值。 对单层单跨的钢框架、普通支撑钢框架和防屈曲支撑钢框架进行了单向极限承载力和滞回性能的对比研究,分析了三者的差异所在。 采用弹塑性时程分析方法研究了多层防屈曲支撑钢框架的动力性能,考察了支撑的布置方式和支撑与框架的抗侧刚度比等因素对防屈曲支撑钢框架抗震性能的影响。 对防屈曲支撑钢框架的抗震设计方法进行了探讨,基于规范反应谱以及目标位移的抗震思想,提出了防屈曲支撑钢框架的简化抗震计算方法,总结了防屈曲支撑钢框架和防屈曲支撑的设计理论要点。
【学位授予单位】:清华大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2005
【分类号】:TU391

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