基于不同类型支撑的钢框架结构抗震性能分析

作     者：孙庆 

作者单位：青岛理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：张纪刚

授予年度：2021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：支撑类型 钢框架结构 ANSYS 抗震性能 

摘      要：近年来,钢结构因其轻质高强、抗震性能优秀等多方面优点,被广泛应用于各类建筑结构中。其中,钢框架结构构造简单、受力明确,是最为常见的钢结构形式之一,通过在框架中增设支撑的方式,可显著提高钢框架结构的抗侧刚度和抗震性能。支撑的类型形式繁多,主要包括人字形支撑、交叉支撑、偏心支撑、腋撑等。为研究不同支撑形式、布置方式等对钢框架结构抗震性能的影响,本文对1个8层钢框架结构和2个钢结构工程实例建立有限元模型,进行了模态分析和地震非线性时程分析,通过结构最大层间位移角和最大加速度研究支撑形式对其抗震性能的影响。本文研究的主要工作包括以下:首先,采用ANSYS有限元软件建立了8个8层钢框架结构模型,并分别布置人字形支撑、交叉支撑、偏心支撑、腋撑四种支撑,支撑布置方式分别为一层布置和隔层布置两种。对8个钢支撑框架模型进行了模态分析,并分别采用墨西哥波、El-centro波、天津波和Taft波进行了非线性地震时程分析,通过模型的最大层间位移角和最大加速度研究各支撑类型及布置方式对结构抗震性能的影响。结果表明,采用偏心支撑形式的钢框架结构抗震性能最好,且造价相对较低。其次,以一个青岛市某实验幼儿园实际工程为例进行ANSYS建模分析,加设偏心支撑和腋撑支撑两种支撑形式以期提高该结构的抗震性能,对两组模型进行了地震时程分析。结果表明,采用偏心支撑可显著提高结构整体性,提高抗震性能,使其可以达到8级设防烈度下要求。最后,以一个青岛某社区服务中心六层钢框架结构为例进行ANSYS建模分析,进行了模态分析以及非线性时程分析,通过对比纯框架结构和附加不同支撑后的结构,研究其抗震性能,结果表明,采用偏心支撑可显著提高钢框架的抗震性能,在造价合理的情况下可使结构抗震能力提高一度。