收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

考虑二阶效应的钢框架抗震设计研究

薛强  
【摘要】:近年来地壳运动活跃,地震已成为危害人类生命财产安全的最大的自然灾害。如何提高结构抗震性能,更好的实现抗震设防目标,改进结构设计方法一直是结构工程科研关注的重点和热点。钢框架在低、多层建筑中应用普遍,但该类结构刚度较小,二阶效应成为影响其抗震性能的重要因素,尤其在中、大震下影响较为明显,在工程设计中如何正确的考虑二阶效应是目前研究的热点之一。 本文针对二阶效应,对以下几个方面内容进行研究:国内外关于二阶效应和抗震设计方法的最新研究进展;钢框架弹性抗震抗侧需求刚度与弹性稳定分类的相关关系;整体和初始缺陷对结构抗侧刚度的影响;钢框架弹塑性抗侧刚度的影响因素;最后根据分析计算成果,给出考虑二阶效应的抗震设计建议和对策。具体研究内容如下: 目前《钢结构设计规范》是通过弹性稳定来考虑结构整体二阶效应,采用该法在地震工况设计钢框架时,存在物理意义不清晰,与抗震设计方法不匹配等问题。基于此,本文总结国内外关于钢框架考虑二阶效应的抗震设计研究的最新进展以及目前国内外抗震设计方法,为研究提供相应基础。 依据轴力负刚度的概念,分析钢框架弹性稳定设计实质,并得出钢框架弹性抗震设防需求刚度和弹性稳定分类相关关系,探讨分析钢框架、支撑钢框架结构的抗侧刚度需求和计算长度系数等参数之间相互关系。研究得出:弹性抗震设防需求刚度可能大于静力荷载稳定需求刚度;根据分析结果,在目前设计方法的基础上,推导得出考虑层抗侧刚度的弱支撑、纯框架计算长度系数修正公式,以造粒塔为工程背景,给出该类异型钢框架结构的稳定设计建议和方法,并应用于陕西兴平、广西柳州、福建邵武等三地的化肥厂造粒塔建设,加快了塔桅的建造速度,取得了良好的经济效果。 钢框架结构的初始缺陷和影响稳定的因素主要有结构整体初始侧倾、构件初始弯曲、残余应力、结构整体几何P-Δ效应。将Vogel标准框架作为有限元分析参数校正基础,对大量不同几何、荷载参数的钢框架进行数值模拟,包括不同轴压比、不同层数、不同截面钢柱和长细比的钢框架。采用归纳法总结各个稳定因素和初始缺陷对钢框架结构的抗侧能力影响,并研究钢框架结构在侧向地震荷载下的塑性、位移、应力状态。最后得出:焊接H型、热轧H型钢、焊接箱型柱钢框架的初始缺陷和重力下几何大变形对结构的抗侧能力影响均很小,只有残余应力影响相对较大。 在以上数值分析基础之上,进一步研究钢框架弹塑性抗侧刚度和弹性稳定系数取值的影响因素。研究得出:弹塑性抗侧刚度和稳定系数的最主要因素是钢柱轴压比,随着轴压比的增大,抗侧刚度减小,即影响弹塑性抗侧刚度的主要因素是材料非线性而非几何大变形;同时研究发现,梁端约束刚度、非均匀荷载对弹塑性抗侧刚度影响较小;随着钢柱长细比的减小,弹性稳定系数的极限取值减小。 最后,在总结数值计算结果的基础上,给出考虑二阶效应的设计对策和建议。提出以地震力计算为基础的钢框架计算长度系数修正方法;相比结构弹性稳定系数,按层轴压比控制结构弹塑性抗侧刚度更加合理;并给出支撑框架结构的剪力分配设计建议;为考虑二阶效应,分析了将高等分析应用于钢框架抗震设计的合理性,并给出加载模式和初步的评估方法;最后以造粒塔为工程背景,给出了将高等分析应用于实际工程抗震设计的具体建议,并应用于陕西兴平化肥厂造粒塔抗震性能评估。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 胡理列;赵成文;高亮;;多层框架结构地震反应分析[J];水利与建筑工程学报;2007年03期
2 舒兴平;邹浩;卢倍嵘;袁智深;刘小花;;钢框架考虑二阶效应的层间侧移限值取值及可靠度分析[J];建筑结构学报;2011年08期
3 贾连光;白宏涛;史永斌;邢贵洋;许峰;;建立考虑节点域剪切变形的平面钢框架单元刚度矩阵[J];沈阳建筑大学学报(自然科学版);2007年01期
4 黄冀卓;王湛;马人乐;;半刚性钢框架优化设计研究[J];四川建筑科学研究;2007年04期
5 徐满华,陈浩军;有侧移钢框架结构考虑半刚性连接影响的二阶弹性分析[J];中外建筑;2005年03期
6 陈刚;陈玉泉;周资斌;冯永;;考虑节点半刚性及二阶效应的钢框架自由振动分析[J];工业建筑;2006年04期
7 李新荣,秦文钺,白绍良;两端不等偏心距钢筋混凝土柱二阶效应试验研究[J];重庆建筑大学学报;2000年S1期
8 李永梅,孙国富;高层钢框架考虑节点剪切变形及二阶效应的桩-土-结构动力相互作用[J];建筑结构;2003年09期
9 刘书智;;底层框架结构考虑二阶效应的简化计算方法[J];建筑结构;2010年S1期
10 程光均;于海祥;白绍良;武建华;;钢筋混凝土框架柱挠曲侧移二阶效应的整体考虑[J];建筑结构;2006年07期
11 栾焕强;;有侧移半刚接钢框架二阶效应计算[J];潍坊学院学报;2008年06期
12 邱永亮;徐永强;;水平地震作用下二阶效应对框架侧移的影响分析[J];陕西建筑;2005年08期
13 刘小强;吴惠弼;;高层半刚性梁柱连接钢框架二阶效应的简化计算[J];重庆建筑大学学报;1993年03期
14 王志军,白绍良,蒲心诚,魏巍;高强混凝土有侧移柱剪力分配和二阶效应试验研究[J];重庆建筑大学学报;2000年S1期
15 牛海清,朱召泉;二阶效应对钢框架结构分析的影响[J];河海大学学报(自然科学版);2002年04期
16 韦鹏生;考虑二阶效应时高层筒体结构的刚度优化分析[J];土木工程学报;1996年05期
17 白绍良,魏巍,刘毅,高晓莉;考虑钢筋混凝土框架整体二阶效应规律的改进η-l_0法[J];重庆建筑大学学报;2000年S1期
18 杨伟军,禹慧;钢框架考虑节点域剪切变形及P-Δ效应的层间剪切模型[J];长沙交通学院学报;2003年03期
19 阎玉萍,朱茹敏;塔式起重机压弯构件的稳定分析[J];水利电力机械;2005年01期
20 胡其高;何煌;谢建军;朱卫华;;二阶效应的荷载判别式[J];工业建筑;2007年S1期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 胡理列;赵成文;高亮;;二阶效应对钢框架结构地震反应的影响[A];第十一届全国非线性振动学术会议暨第八届全国非线性动力学和运动稳定性学术会议论文集[C];2007年
2 胡理列;赵成文;高亮;;钢框架结构地震反应非线性时程分析[A];第九届全国振动理论及应用学术会议论文集[C];2007年
3 牛海清;朱召泉;;钢框架结构的二阶效应分析[A];第十届全国结构工程学术会议论文集第Ⅰ卷[C];2001年
4 胡理列;赵成文;;钢框架结构的非线性分析[A];第十一届全国非线性振动学术会议暨第八届全国非线性动力学和运动稳定性学术会议论文集[C];2007年
5 蒋焕迎;;钢框架结构稳定的计算方法初探[A];晋冀鲁豫鄂蒙川云贵甘沪湘十二省区市机械工程学会2007年学术年会论文集(河南、贵州分册)[C];2007年
6 李临洁;蒋焕迎;;钢框架结构稳定基本概念之我见[A];晋冀鲁豫鄂蒙川云贵甘沪湘十二省区市机械工程学会2007年学术年会论文集(河南、贵州分册)[C];2007年
7 胡进秀;童根树;;弯曲型支撑体系框架柱的弯矩放大系数及整体临界荷载研究[A];首届全国建筑结构技术交流会论文集[C];2006年
8 胡理列;赵成文;高亮;;钢框架结构地震反应非线性时程分析[A];第九届全国振动理论及应用学术会议论文摘要集[C];2007年
9 赵成文;颜双月;范晋;;梁柱线刚度比对平面框架二阶效应的影响[A];首届全国建筑结构技术交流会论文集[C];2006年
10 胡理列;赵成文;高亮;;二阶效应对钢框架结构地震反应的影响[A];第十一届全国非线性振动学术会议暨第八届全国非线性动力学和运动稳定性学术会议论文摘要集[C];2007年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 薛强;考虑二阶效应的钢框架抗震设计研究[D];西安建筑科技大学;2012年
2 韩风霞;钢筋混凝土细长柱结构精细化分析模型及动力二阶效应研究[D];重庆大学;2011年
3 魏巍;考虑非弹性及二阶效应特征的钢筋混凝土框架柱的强度问题与稳定问题[D];重庆大学;2004年
4 赵钦;多重抗侧力结构体系二阶效应及串并联模型[D];浙江大学;2010年
5 邹浩;钢框架风荷载作用下适用性研究及可靠度分析[D];湖南大学;2012年
6 蔡志恒;双周期标准化的弹塑性反应谱研究[D];浙江大学;2011年
7 胡立黎;水平地震作用下梁填充钢框架结构抗震性能研究[D];长安大学;2010年
8 卫星;钢筋混凝土肋拱二阶设计方法研究[D];西南交通大学;2005年
9 翁赟;考虑剪切变形影响的框架及巨型框架稳定理论[D];浙江大学;2009年
10 刘少文;内摇摆柱—多层钢框架结构体系受力性能研究[D];西安建筑科技大学;2012年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 刘新春;钢框架结构体系受力性能及极限承载力分析[D];西安建筑科技大学;2007年
2 张勇;水平地震下高桥墩单自由度体系二阶效应研究[D];重庆大学;2010年
3 李顺玉;水平地震作用下多自由度体系动力二阶效应计算方法研究[D];重庆大学;2011年
4 舒启军;细长柱动力二阶效应非线性分析及振动台试验设计[D];重庆大学;2011年
5 李泽雨;考虑预应力二阶效应的有限元计算方法[D];华南理工大学;2011年
6 钱波;内填散料的钢框架结构分析[D];华中科技大学;2004年
7 茹文恺;近场地震下考虑二阶效应的钢筋混凝土框架结构抗震分析[D];湖南大学;2010年
8 武晓英;高烈度区多层建筑框架、框—支结构经济性及二阶效应对比分析[D];昆明理工大学;2008年
9 全汉聪;钢筋混凝土排架结构的二阶效应规律及排架柱的等效长度研究[D];重庆大学;2012年
10 陈国兴;半刚性连接钢框架受力性能研究[D];西安科技大学;2010年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 杨骏;把软肋做硬[N];中华建筑报;2002年
2 於立华;潮峰钢构承建钢构项目[N];建筑时报;2008年
3 本报记者 沐林;急师生之需 展钢构之长[N];中华建筑报;2011年
4 方晓全 方锐;肥东官兵发明防护救生架[N];人民公安报·消防周刊;2009年
5 本报记者 高虹;带你逛东环“车站之最”[N];海南日报;2010年
6 杨骏;哪些因素决定超级高楼前途?[N];中国经营报;2002年
7 佳木;二十世纪最有影响的建筑师 密斯·凡德罗[N];中国建材报;2001年
8 记者 梁茵 通讯员 吴竹英;我国最大测井仪器研制基地进入投产准备阶段[N];中国石油报;2009年
9 记者 杨骏;超级高楼还有前途吗?[N];新华每日电讯;2002年
10 梁圆文;告别还是迎接一个超高层建筑时代[N];中国建材报;2002年
中国知网广告投放
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978