基于变截面支撑的半刚性钢框架抗震性能研究

作     者：张云龙 

作者单位：哈尔滨工业大学 

学位级别：硕士

导师姓名：邵永松

授予年度：2013年

学科分类：081405[工学-防灾减灾工程及防护工程] 08[工学] 081402[工学-结构工程] 081304[工学-建筑技术科学] 0813[工学-建筑学] 0814[工学-土木工程] 

主      题：变截面支撑 半刚性节点 拟静力试验 滞回性能 

摘      要：高层建筑钢结构大多采用框架结构形式，框架结构又主要分为两种：纯钢框架和框架-支撑体系。框架-支撑体系较纯钢框架在结构抗侧移方面有着非常明显的优势，而支撑性能的好坏和框架梁柱节点处的连接形式又直接影响了框架-支撑体系性能的优劣。本文结合轴心受力构件和钢框架梁柱连接节点的受力特点，提出基于变截面支撑的半刚性钢框架结构体系，并采用试验分析与理论分析相结合的研究方法，从试验分析变截面支撑试件在循环往复荷载作用下的滞回性能出发，继而通过有限元模拟分析了该体系的抗震性能。本文具体完成了以下内容： （1）设计并加工了12根不同截面形状、截面尺寸的变截面钢支撑试件进行低周往复循环荷载拟静力试验，观察记录支撑试件破坏位置、破坏模式等实验现象，分析总结变截面支撑试件破坏机理。 （2）分析实验数据，总结出变截面支撑的端部截面尺寸、截面形状、用钢量、长细比、楔率等因素与其滞回性能的关系，并进行试验现象、滞回曲线、骨架曲线以及耗能能力的分析总结。 （3）分析比较每根支撑试件的总耗能能力和平均耗能能力，确定试验阶段耗能能力最好的变截面支撑，并建立此支撑的有限元模型，将有限元数据与实验数据进行对比分析。 （4）建立基于变截面支撑的半刚性钢框架结构体系有限元模型，进行非线性时程分析，分析研究了多条地震波记录下结构顶点位移、加速度、层间位移和基底剪力等结构响应，并与相应纯钢框架进行比较，分析此结构体系在地震作用下的抗侧向变形性能。