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建筑结构 2006年第8期36卷 35-36页

作者：许红胜周绪红蒋建国湖南大学土木工程学院长沙410082 长安大学西安710064

交错桁架结构体系因其施工方便、造价低廉而在国外的多层建筑中得到了广泛应用。给出了交错桁架结构体系构造特点和主要连接构造的详细说明,对这种结构体系在我国的推广和应用有一定的参考意义。

关键词：交错桁架结构体系连接构造

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交错桁架结构体系抗震性能研究

交错桁架结构体系抗震性能研究

作者：马淑欣河北工程大学

学位级别：硕士

钢结构交错桁架作为一种新型结构体系,国内外已对其进行了一定的理论分析,并且有了一些工程实践。在此基础上,本文对交错桁架结构体系的结构特点、简化的计算理论、受力特性、杆件设计方法进行了分析研究,并应用静力非线性push-over分... 详细信息

钢结构交错桁架作为一种新型结构体系,国内外已对其进行了一定的理论分析,并且有了一些工程实践。在此基础上,本文对交错桁架结构体系的结构特点、简化的计算理论、受力特性、杆件设计方法进行了分析研究,并应用静力非线性push-over分析方法对该体系的相关参数进行了深入研究。主要完成了以下工作:(1)对交错桁架结构体系的抗震布置原则、作用计算理论、抗侧刚度的简化计算方法、竖向和水平地震作用下内力的简化计算方法进行了分析总结。(2)应用ETABS分析软件,对交错桁架结构体系在竖向荷载及水平地震作用下的受力性能进行了研究,得到了各杆件在弹性范围内的轴力、剪力及弯矩的分布特点。同时对水平地震作用下的振型和变形进行了分析验算,阐明了各杆件的强度和稳定计算方法。(3)应用push-over分析方法得出:在8度罕遇地震作用下,本文中的算例均满足抗震设防要求。同时确定了混合式交错桁架结构体系的能力谱曲线、塑性铰的发展顺序和结构破坏模式。总体说来,塑性铰是由下而上,从空腹节间逐渐向两边发展的。混合式交错桁架结构体系的柱没有出现塑性铰,塑性铰大部分集中在下部桁架中的斜腹杆上,使结构的一层或二层成为薄弱层。(4)通过对不同参数设置的交错桁架结构体系的push-over分析,得出如下结论:在8度罕遇地震作用下,除在结构底部外,高宽比增大,层间位移角增大;长宽比增大,下部层间位移角和上部层位移明显增大;采用风撑和加设横向支撑或纵向支撑能有效减小结构薄弱层的层间位移角,在实际设计中可适当采用。并建议在抗震设防区,宜采用钢管混凝土柱或落地式桁架。本文系统地阐述了交错桁架结构体系的设计理论和方法,并对其进行了抗震性能评价,帮助设计者找到改善该新型结构体系抗震性能的方法,同时给出一些带有规律性的结论和建议,便于该结构体系的应用推广。

关键词：交错桁架结构体系不同参数设置 push-over分析性能点塑性铰层间位移角抗震性能

交错桁架结构体系楼板与桁架空间共同作用性能研究

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交错桁架结构体系楼板与桁架空间共同作用性能研究

作者：高望清湖南大学

学位级别：硕士

钢结构交错桁架作为一种新型的结构体系,具有经济、实用、高效等优点。国内外在其理论上已经做了不少的研究,同时这种结构体系在国外已有了一些工程实践。但是对于交错桁架体系考虑楼板变形和剪力连接件滑移的空间协同工作性能的研究还... 详细信息

钢结构交错桁架作为一种新型的结构体系,具有经济、实用、高效等优点。国内外在其理论上已经做了不少的研究,同时这种结构体系在国外已有了一些工程实践。但是对于交错桁架体系考虑楼板变形和剪力连接件滑移的空间协同工作性能的研究还很少,因此,本文在这方面作了进一步研究,主要完成了以下一些工作: (1)对交错桁架的设计方法进行了研究,提出了交错桁架体系弹性设计的一些方法和建议,包括材料的选用、构件截面形式及常用规格,楼盖、柱子、桁架以及剪力连接件的设计方法,并对桁架的制作和安装的注意事项作了一些讨论。(2)在水平荷载作用下,建立交错桁架结构体系的整体空间模型,针对不同层高,不同榀数,不同柱距,不同桁架跨度,不同楼板形式,不同层数选取了12种不同情况,分析了刚性楼板不考虑滑移、弹性楼板不考虑滑移、刚性楼板考虑滑移、弹性楼板考虑滑移几种情况对结构楼层侧移和层间侧移的影响,从而得出参数变化时,楼板变形和剪力连接件滑移对结构影响的大小及规律。(3)对于竖向荷载作用下,建立了楼板与钢桁架共同作用下的非线性有限元ANSYS计算模型,讨论了混凝土楼板、钢桁架上、下弦杆、腹杆、剪力连接件四种构件的模拟单元,着重分析了楼板与钢桁架之间的两种连接情况:弹簧连接、刚性连接,对比了此两种情况下交错桁架的挠度及腹杆轴力,并研究了弹簧连接时滑移量的大小及混凝土板的裂缝分布。

关键词：交错桁架结构体系设计方法楼板变形剪力连接件滑移有限元法

交错桁架结构体系楼板和桁架共同作用性能研究

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交错桁架结构体系楼板和桁架共同作用性能研究

作者：左茂荣湖南大学

学位级别：硕士

交错桁架结构体系作为一种新型建筑结构体系，国外对这种体系进行了一定的理论分析，并也有了一些工程实践。但是交错桁架结构体系中楼板和桁架的共同作用性能研究在国内外尚属空白，而交错桁架结构体系中的楼板与桁架组合结合是这种体... 详细信息

交错桁架结构体系作为一种新型建筑结构体系，国外对这种体系进行了一定的理论分析，并也有了一些工程实践。但是交错桁架结构体系中楼板和桁架的共同作用性能研究在国内外尚属空白，而交错桁架结构体系中的楼板与桁架组合结合是这种体系的关键结构部件，本论文重点研究了考虑连接混凝土楼板和钢桁架的剪力连接件的滑移时交错桁架结构体系的静力性能，主要完成以下工作： 1) 对交错桁架结构体系的连接构造作较深入的研究，包括桁架与柱的连接构造，典型的桁架节点构造，桁架与楼板的连接构造，边梁与楼板的连接，以及与设计相关的交错桁架体系各部分构件的典型截面类型等等。 2) 采用矩阵位移法，分析在水平荷载作用下楼板的变形和抗剪力连接件的滑移对交错桁架结构体系内力与侧移的影响。与不考虑楼板变形和抗剪力连接件滑移的计算结果对比分析，本文认为在水平荷载作用下柱子轴力的变化不大，而柱中弯矩及层间侧移的变化不可忽略。 3) 在竖向荷载作用下，交错桁架结构体系的楼板和桁架通过剪力连接件连接，不可避免的发生交互作用。本文从弹性体基本弯曲理论出发，根据贝努利梁假定，建立了上下混凝土板轴力N，、N与截面剪力V之间的微分方程组。用数值方法求解这一微分方程组，可求得各部分构件的内力，进而求得滑移沿梁长的分布。 4) 有限元方法是分析交错桁架结构体系的楼板与钢桁架组合结构的一种重要手段，是验证理论分析结果的一种重要途径。本文建立了交错桁架结构体系的楼板与钢桁架ANSYS模型，把楼板、钢桁架杆件和剪力连接件分别用板单元、刚架单元和连接单元这三种单元来模拟。其中连接单元是有限元分析中的关键之一，本文是通过用三个相互正交的弹簧来模拟剪力连接件的作用。最后本文通过ANSYS有限元程序，验证理论分析的结果。

关键词：交错桁架结构体系剪力连接件连接构造滑移理论分析有限元法

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交错桁架结构体系动力弹塑性性能分析

交错桁架结构体系动力弹塑性性能分析

作者：秦瑞西安建筑科技大学

学位级别：硕士

装配式交错桁架结构体系工业化程度高、安装构件少、施工周期短、用钢量小,是一种非常理想的装配式结构体系。国内外对于该结构的研究刚刚起步,对其动力弹塑性性能的研究较少。本文对装配混合式和装配空腹式交错桁架结构系进行弹塑性时... 详细信息

装配式交错桁架结构体系工业化程度高、安装构件少、施工周期短、用钢量小,是一种非常理想的装配式结构体系。国内外对于该结构的研究刚刚起步,对其动力弹塑性性能的研究较少。本文对装配混合式和装配空腹式交错桁架结构系进行弹塑性时程分析,研究了节点刚性对该结构体系抗震性能的影响规律。主要工作和结论如下:(1)基于大型通用ABAQUS有限元软件建立了交错桁架结构体系有限元分析模型,采用两节点空间线性梁单元B31模拟柱、弦杆、腹杆、吊杆、撑杆和斜撑等构件,用四节点减缩积分壳单元S4R模拟楼板,通过与相关试验结果进行对比,从自振周期、位移时程曲线、最大顶点位移、基底剪力时程曲线、最大基底剪力等方面验证了有限元建模方法的准确性。(2)采用结构设计软件Etabs设计了15层的装配混合式交错桁架结构算例和10层的装配空腹式交错桁架结构算例。在此基础上手算设计了桁架与柱的装配式节点,并且采用组件法估算了节点的初始转动刚度。(3)建立了15层的装配混合式交错桁架结构和10层的装配空腹式交错桁架结构的ABAQUS有限元基础分析模型,模型的桁架与柱节点分别为:铰接节点、装配式节点和刚接节点。选取El-Centro波、Taft波和兰州波对装配式交错桁架结构体系基础模型进行了弹塑性时程分析,结论如下:装配式交错桁架结构体系的承载能力大、抗侧刚度大,在罕遇地震作用下结构变形能够满足相关规范的要求;桁架与柱节点刚度对装配混合式交错桁架结构体系自振周期、位移、基底剪力、耗散能量的影响很小,可以把装配式节点简化为刚接节点或者铰接节点;装配空腹式交错桁架结构体系的自振周期、位移、最大层剪力更接近桁架与柱为刚性连接时的情况,可以近似将装配式节点简化为刚性节点;随着桁架与柱节点刚度的增大,空腹式交错桁架结构的自振周期和位移减小,同时结构的层剪力增大,结构耗散的能量增多。(4)基于10层的装配空腹式交错桁架结构的ABAQUS有限元分析模型,对其桁架中间节间尺寸、桁架跨度、桁架节间数等相关参数分别进行了参数分析,研究了结构的抗震性能,结论如下:桁架中间节间尺寸对桁架与柱节点刚度不同的空腹式交错桁架结构体系自振周期、位移、最大层剪力的影响很小,可以忽略桁架中间节间尺寸对该结构体系抗震性能的影响;空腹式交错桁架结构体系的自振周期和位移随着桁架跨度的增大而增大;桁架跨度对桁架与柱为铰接连接的空腹式交错桁架结构的层剪力包络值影响较大:该结构体系的层剪力包络值随桁架跨度的增大而减小;桁架跨度对桁架与柱为刚接连接的空腹式交错桁架结构体系和装配空腹式交错桁架结构体系的层剪力包络值影响较小;桁架与柱为刚性连接或铰接连接的空腹式交错桁架结构体系和装配空腹式交错桁架结构体系自振周期、位移、层剪力包络值的差别随桁架节间数的减小而增大。

关键词：装配式节点交错桁架结构体系转动刚度动力弹塑性抗震性能

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交错桁架结构体系的受力性能

山西建筑 2007年第10期33卷 111-112页

作者：龚焮马轶长安大学建筑工程学院陕西高速公路建设集团公司

介绍了交错桁架结构体系的受力特点,给出该体系在静力荷载和动力荷载作用下的受力性能,结果表明其结构简单、受力明确,大部分构件主要承受轴力,结构侧向刚度大,侧移小,抗震性能良好,是一种极具发展前景的结构形式。

关键词：交错桁架结构体系静力性能动力性能

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水平地震作用下交错桁架结构体系的简化计算

水平地震作用下交错桁架结构体系的简化计算

作者：史翔长安大学

学位级别：硕士

本文采用空间结构模型主要对底部剪力法能否被应用于交错桁架结构体系进行了探讨。分别采用底部剪力法和振型分解反应谱法对交错桁架结构体系的水平地震作用进行了计算、分析和比较,并对附加水平地震作用进行了修正。通过对16个算例的... 详细信息

本文采用空间结构模型主要对底部剪力法能否被应用于交错桁架结构体系进行了探讨。分别采用底部剪力法和振型分解反应谱法对交错桁架结构体系的水平地震作用进行了计算、分析和比较,并对附加水平地震作用进行了修正。通过对16个算例的横向主振型的分析,得出底部剪力法在交错桁架结构体系中的适用条件:(1)对于纵向无支撑的交错桁架结构体系,横向框架榀数大于7,高度不超过40米;(2)对于纵向有支撑的交错桁架结构体系,高度不超过40米。通过采用修正底部剪力法与振型分解反应谱法对10个算例的水平地震作用进行了计算,计算结果表明:在结构下部n/2层数内各层相对百分比数值较大,需要对下部各层的水平地震作用进行修正。由于桁架不落地削弱了结构的抗侧刚度,交错桁架结构的层刚度变化不均匀,说明了修正底部剪力法只适用于落地式交错桁架结构体系。建议在8度设防的抗震地区不宜采用桁架不落地的交错桁架结构体系。

关键词：交错桁架结构体系水平地震作用抗震性能简化计算振型底部剪力法

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钢结构交错桁架结构体系受力性能的研究

钢结构交错桁架结构体系受力性能的研究

作者：燕兰内蒙古工业大学

学位级别：硕士

交错桁架结构体系是钢结构中的一种经济、实用、高效的新型承重结构体系,其主要特色是大开间、大进深。然而,目前交错桁架结构体系的理论研究和工程实践尚处于初级阶段,还有很多问题需要进行深入研究。作为内蒙古工业大学重点研究项目(Z... 详细信息

交错桁架结构体系是钢结构中的一种经济、实用、高效的新型承重结构体系,其主要特色是大开间、大进深。然而,目前交错桁架结构体系的理论研究和工程实践尚处于初级阶段,还有很多问题需要进行深入研究。作为内蒙古工业大学重点研究项目(ZD200504)中课题研究的一部分,本文重点研究了以下内容:以较高烈度地区为例,通过静力分析、反应谱法分析研究,在交错桁架结构中采用不同的桁架形式时,交错桁架结构体系的静力、动力性能。结果表明,空腹桁架的受力性能最差,除非桁架跨度不大,建筑层数较小且抗震设防要求低,否则不宜采用;混合桁架横向抗侧力刚度远大于纵向抗侧力刚度;当采用在纵向设置十字交叉形支撑后,不但可以显著地提高混合交错桁架的纵向抗侧力刚度,有效地减小纵向层间变形,而且对减少结构的横向变形也具有一定的作用。若交错桁架体系采用无竖杆Warren式桁架,应对底层采取加强措施。同时,采用静力非线性分析方法对抗震设防烈度为8度,二类场地土条件下采用不同桁架形式的交错桁架结构体系的弹塑性性能进行了分析,得到各方案的塑性铰发展趋势,并对其抗震性能进行了评估,为交错桁架结构的设计提供理论依据。

关键词：交错桁架结构体系抗侧力刚度静力非线性分析有限元

摩擦耗能交错桁架结构体系的试验研究及理论分析

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摩擦耗能交错桁架结构体系的试验研究及理论分析

作者：计明明苏州科技学院

学位级别：硕士

交错桁架结构体系具有经济、实用、高效的优点,近几年来引起国内外工程界和学术界的广泛关注。但是,交错桁架结构体系的延性和耗能性能较差,制约了其在地震区的应用。将摩擦耗能器设置在交错桁架结构体系的斜腹杆上,形成摩擦耗能交错桁... 详细信息

交错桁架结构体系具有经济、实用、高效的优点,近几年来引起国内外工程界和学术界的广泛关注。但是,交错桁架结构体系的延性和耗能性能较差,制约了其在地震区的应用。将摩擦耗能器设置在交错桁架结构体系的斜腹杆上,形成摩擦耗能交错桁架结构体系,通过摩擦耗能器吸收和耗散地震能量,保护整个结构免遭破坏,从而可以在很大程度上提高交错桁架结构体系的抗震性能。为了研究摩擦耗能交错桁架结构体系的性能,并同普通交错桁架结构体系进行比较,本文首先从两种结构体系中各取出一榀桁架,通过模拟桁架在整体结构中的受力状态进行其在循环荷载作用下的试验研究。根据试验数据,得到两个试件的滞回曲线、骨架曲线,并进一步分析了两个试件的延性、刚度、强度等性能。试验结果表明:普通桁架在水平荷载作用下,刚度较大,但最终因为斜腹杆反复屈曲后的断裂而破环,结构的延性与耗能能力较差。摩擦耗能桁架在摩擦耗能器滑移前,抗侧刚度基本与普通桁架一致。在摩擦耗能器滑移后,结构刚度减低,发生内力重分配,斜腹杆承受的轴力基本不变,荷载增量主要由竖腹杆、弦杆、柱来承担;与普通桁架相比,摩擦耗能桁架在承载力不降低的情况下,延性、耗能能力均大幅度提高。随后本文运用SAP2000对两个试件进行Pushover分析,得到两个试件在单调荷载作用下塑性铰的出现顺序、荷载—位移曲线。分析结果得到试验验证后,分别对普通交错桁架结构体系和摩擦耗能交错桁架结构体系进行Pushover分析,比较二者破坏模式、抗震性能上的差异。分析结果表明:普通交错桁架结构体系在二三层腹杆破坏后,刚度和承载力迅速降低,结构的延性较差。摩擦耗能交错桁架结构体系因在二三层的斜腹杆设置有摩擦耗能器,避免或延缓结构的破坏,抗震性能远远优于普通交错桁架结构体系。

关键词：摩擦耗能交错桁架结构体系循环荷载试验研究 Pushover分析

钢结构交错桁架结构体系静力性能与简化计算方法研究

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钢结构交错桁架结构体系静力性能与简化计算方法研究

作者：姜美文长沙理工大学

学位级别：硕士

本文结合湖南省自然科学基金资助项目(项目号00JJY2076),对交错桁架结构体系的静力工作性能及其简化计算方法进行了研究。主要工作如下: 首先,利用有限单元法对交错桁架结构体系的空间性能进行了研究,对楼板的受力机理进行了探讨,并对... 详细信息

本文结合湖南省自然科学基金资助项目(项目号00JJY2076),对交错桁架结构体系的静力工作性能及其简化计算方法进行了研究。主要工作如下: 首先,利用有限单元法对交错桁架结构体系的空间性能进行了研究,对楼板的受力机理进行了探讨,并对交错桁架结构体系的空间分析法向平面分析法的转化进行了分析;其次,通过对交错桁架结构体系受力特点的分析,确定了交错桁架结构体系在竖向荷载用下桁架层的简化计算模型,提出了无剪力分配与弯矩分配联合方法,并对空腹交错桁架结构体系在竖向荷载作用下的内力进行了计算分析;再次,采用连续化的方法,建立了交错桁架结构体系在水平荷载作用下的平衡微分方程,进而推导出结构的侧移和内力计算公式;最后,为了方便于工程设计,在以上简化计算模型与理论研究的基础上,对交错桁架结构体系的简化计算方法进行总结,提出了交错桁架结构体系比较实用的手算方法。算例分析表明:采用本文方法计算的结果与有限元方法计算的结果吻合良好,本文方法简单实用、物理概念清晰,计算速度快、工作量小。

关键词：交错桁架结构体系静力性能简化计算方法有限元分析