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《重庆大学》 2004年
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巨型框架箱形节点抗震性能试验及分析

袁政强  
【摘要】:工程实践表明,巨型结构组合体系是技术经济效益最好的结构体系之一。它能构保证结构刚度、简化构造、充分发挥材料的结构性能、减少材料用量,而且还能带来新的建筑设计风格和结构设计的灵活性。钢筋混凝土巨型框架结构是巨型结构组合体系的一种类型。本文重点针对这种结构体系中的箱形节点抗震性能进行研究。研究工作主要涉及以下几个方面: 1.钢筋混凝土巨型框架结构箱形节点的试验研究 针对巨型框架结构体系,结合四川航空大厦钢筋混凝土巨型结构方案,研究主结构箱形柱和箱形梁的交接节点处的破坏机理和抗震性能,并做了两个节点模型试验。试验采用1/10的比例模型,测量数据点近300个。经过数据整理得出了一些很有意义的试验现象。通过试验,证实了在巨型箱形柱中,依托连梁的延性设计来达到耗能目的是不现实的这一重要结论。 2.巨型框架箱形节点分析程序 为模拟巨型框架结构箱形节点的传力途径和机理,采用面向对象的编程技术,结合有限元数据结构的特点,编写了适用于有限元分析的工具类(如:矩阵向量类、模板链表类、张量类等)和构造类(如分析方法类、结点类、单元类和材料类等),并与ANSYS进行了对比分析。首次将扫描线算法用于平面和空间等值线图和彩色云图的显示。并通过分析,发现了巨型箱形梁中应力分布中存在的“剪力滞后”现象,对巨型梁的设计有重要的指导作用。 3.巨型框架箱形节点抗震设计和结构合理的塑性耗能机构 根据试验结果和有限元计算,提出了巨型框架结构体系抗震概念设计的总体思想以及借助“能力设计法”设计合理的塑性耗能机制的构思。并提出了一些对巨型框架结构设计具有重要参考价值的结论。 本文给出的面向对象的有限元软件系统具有开放性,为以后单元的加入、系统功能的扩展,特别是非线性功能的扩展奠定了很好的基础。所提出的巨型框架结构抗震概念设计的总体思想和塑性耗能机制的设计理念是在巨型结构箱形节点试验研究和分析研究的基础上得出的成果。
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