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《南京工业大学》 2006年
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隅撑支撑钢框架抗震性能研究

季克和  
【摘要】: 隅撑支撑钢框架(KBSF)是一种新型支撑结构形式,其特点是隅撑一端与柱连接、另一端与梁连接,支撑斜杆至少一端与隅撑相连。支撑体系中隅撑设计成耗能部件,在罕遇地震时,隅撑通过塑性变形耗能,并且先于主要构件屈服,保护了主体构件。KBSF综合了中心支撑钢框架(CBSF)刚度大和钢框架(MRF)延性好的优点,并克服了偏心支撑钢框架(EBSF)牺牲结构主体构件屈服耗能的缺点,是适用于高烈度地震区的一种有效抗侧支撑结构形式。国外已经对该新型支撑体系展开一系列研究,但尚未形成系统理论。我国对KBSF的研究刚起步。由于我国具有抗震设防要求的地区较多,为充分利用KBSF的优越性能,探索KBSF的适用性,对KBSF的抗震性能进行研究具有重要的理论和价值。 本文完成一榀1:2 KBSF模型的低周反复荷载试验。研究了该体系的抗侧力性能,分析了刚度、强度、滞回性能、耗能能力等,比较了KBSF与其相应的MRF之间的刚度,并比较了KBSF、MRF、EBSF三者之间的耗能能力。结果表明KBSF具有弹性刚度大、滞回环饱满、刚度退化慢,屈服局限于隅撑部位等优越的抗震性能。 本文运用梁壳单元组合的建模方法分析隅撑支撑钢框架的耗能性能,该方法兼顾了分析精度与计算效率。对处于弹性阶段的梁、柱、斜撑采用ANSYS软件三维梁单元Beam188模拟,对进入塑性耗能的隅撑部件采用空间壳单元Shell188模拟。已有试验结果验证了该方法的合理性。运用该建模方法建立试验KBSF的有限元模型,循环加载模拟结果与试验结果吻合较好。 为了分析偏心距、隅撑腹板高度、腹板厚度、翼缘宽度、翼缘厚度、腹板开孔、加劲肋设置等对KBSF的耗能影响,本文建立了由试验模型衍生得到的多组有限元模型,利用循环加载分析了其抗侧力性能,通过刚度、耗能能力、刚度退化等参数得到了上述因素的影响规律,并给出了一些设计建议。 以某拟建高层钢结构办公楼为背景,对多层KBSF体系简化模型进行了非线性时程分析。选用两条实际地震记录和一条人工地震波,进行了8度地区常遇地震、罕遇地震两种情况的弹塑性时程分析,结果表明各项性能指标满足规范要求,KBSF体系适用于高烈度设防地区。 最后,在总结全文工作的基础上提出了本课题有待进一步解决的问题。
【学位授予单位】:南京工业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2006
【分类号】:TU391

【引证文献】
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