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工程力学 2022年第11期39卷 186-195页

作者：徐龙河刘媛媛谢行思北京交通大学土木建筑工程学院北京100044

基于自回归模型分别模拟重现期为1年、10年和50年下不同高度处的风荷载时程,并与不同峰值加速度的地震动记录进行组合,对一布置预压碟簧自复位耗能(PS-SCED)支撑的50层钢框架-自复位支撑筒结构在地震-风耦合作用下的性能进行研究。结果... 详细信息

基于自回归模型分别模拟重现期为1年、10年和50年下不同高度处的风荷载时程,并与不同峰值加速度的地震动记录进行组合,对一布置预压碟簧自复位耗能(PS-SCED)支撑的50层钢框架-自复位支撑筒结构在地震-风耦合作用下的性能进行研究。结果表明:在地震-风耦合作用下,风荷载强度的增大对结构层间位移角的增大效果并不显著,结构层间位移角主要由地震动强度控制;风荷载强度越大,结构层间变形集中程度越小;地震动强度越小,风荷载对结构基底剪力影响越显著;地震动强度越大,地震-风耦合作用下结构各层加速度放大系数与地震单独作用下的结果差异越显著;PS-SCED支撑在地震-风耦合作用下能充分发挥耗能能力,有效保护主体结构,其良好的自复位特性能有效减小结构的残余变形。

关键词：地震-风耦合作用自复位支撑高层钢结构残余变形耗能能力

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地震与风作用下钢框架-自复位支撑筒结构性能研究

地震与风作用下钢框架-自复位支撑筒结构性能研究

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作者：刘媛媛北京交通大学

学位级别：硕士

高性能自复位支撑结构寿命周期长,服役期间很可能遭受地震和风荷载的耦合作用,传统的结构设计方法主要考虑单一灾害对结构的影响,忽略了地震-风耦合作用的情况,地震与风一旦耦合发生,必将会对结构性能提出更高的要求。本文基于自回归模... 详细信息

高性能自复位支撑结构寿命周期长,服役期间很可能遭受地震和风荷载的耦合作用,传统的结构设计方法主要考虑单一灾害对结构的影响,忽略了地震-风耦合作用的情况,地震与风一旦耦合发生,必将会对结构性能提出更高的要求。本文基于自回归模型模拟不同重现期下不同高度处的风荷载时程,并与具有不同峰值地面加速度(peak ground acceleration,简称PGA)的地震动记录进行组合,对一布置预压碟簧自复位耗能(pre-pressed spring self-centering energy dissipation,简称PS-SCED)支撑的50层钢框架-自复位支撑筒结构在地震-风耦合作用下的性能进行研究,为自复位支撑结构体系在地震-风耦合作用下的设计提供理论指导和技术支撑。主要研究内容和结论如下:(1)研究了不同强度的地震单独作用及地震分别与1年、10年和50年重现期风荷载同时作用下的钢框架-自复位支撑筒结构动力响应。结果表明,在地震-风同时作用下,风荷载强度的增大对结构层间位移角的增大效果并不显著,结构层间位移角主要由地震动强度控制;风荷载强度越大,结构层间变形集中程度越小;地震动强度越小,风荷载对结构基底剪力影响越显著,当PGA为0.7 m/s的地震与50年重现期风荷载同时作用时,结构最大基底剪力较地震单独作用增加了54.7%;PS-SCED支撑在地震-风同时作用下能充分发挥耗能能力,有效保护主体结构,其良好的自复位特性能有效减小结构的残余变形。(2)对钢框架-自复位支撑筒结构在不同强度的地震单独作用及地震与50年重现期风荷载同时作用下的梁柱构件和结构整体损伤进行了分析,结果表明,地震单独作用及地震-风同时作用下,支撑筒梁均比外框架梁先受损,且随着地震动强度的增大,支撑筒柱较外框架柱损伤发展更快;相较地震单独作用,地震-风同时作用增大了结构整体损伤,当PGA为10 m/s时,结构整体损伤值在地震-风同时作用下的增量是PGA为5.88 m/s时的2.5倍,表明随着地震动强度的增大,风荷载加重结构整体损伤的程度逐渐增大。研究了不同强度的地震动与50年重现期风荷载先后作用下结构残余变形和最大损伤构件的损伤发展,结果表明,风荷载增大了震损结构在7条地震动作用下的最大残余变形角均值,但对震损结构损伤最大构件的损伤状态影响不大。(3)在PS-SCED支撑第一刚度和激活力保持不变的前提下,定义支撑第二刚度与第一刚度的比值为η、支撑预压力与摩擦力的比值为δ,研究了地震分别与1年、10年和50年重现期风荷载同时作用下支撑设计参数对结构性能的影响规律。结果表明,增大支撑η、减小支撑δ可使结构整体变形更均匀、结构最大层间位移角更小;增大支撑η还可减小结构最大残余变形角,当地震与50年重现期风荷载同时作用、支撑η分别为0.02和0.15时,结构最大残余变形角分别为0.150%和0.141%;减小支撑δ可提高支撑耗能占结构总耗能的比例。

关键词：地震-风耦合作用自复位支撑高层钢结构抗灾性能残余变形损伤分析

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