低屈服可替換耗能梁段偏心支撐鋼框架結構抗震性能分析
發(fā)布時間:2022-10-09 14:58
在傳統(tǒng)的偏心支撐鋼框架中耗能梁段與橫梁是一個整體,在中震與大震作用下,耗能梁段作為結構的第一道抗震防線首先吸能屈服,由于耗能梁段的材料與其余構件相同,為了實現(xiàn)在中震與大震作用下耗能梁段首先進入屈服的目的,在設計時往往是降低其尺寸。而低屈服點鋼本身的屈服點較低,并且作為耗能構件應用于鋼板剪力墻、防屈曲支撐和阻尼器等,目前還未曾作為耗能構件用于偏心支撐鋼框架中,相關理論也比較匱乏。為此,本文提出了一種低屈服可替換耗能梁段偏心支撐鋼框架體系,在保證耗能梁段尺寸不減小的前提下率先提出將低屈服點鋼用于偏心支撐鋼框架的耗能梁段中,為以后的工程實踐提供理論支持?商鎿Q形式采用腹板螺栓連接,將橫梁中的耗能梁段分離出來。在中、大震作用下,塑性破壞僅集中在耗能梁段,大大改善了災后的修復工作難度。本文通過ABAQUS軟件建立低屈服可替換耗能梁段偏心支撐鋼框架有限元模型,對其進行抗震性能分析,主要的研究內(nèi)容和成果如下:首先,本文對低屈服可替換耗能梁段偏心支撐鋼框架(簡稱低屈服體系)進行了可行性分析。研究了低屈服體系分別在無震、小震、中震、大震作用下的受力過程,并結合相關規(guī)范進行了指標驗證。分析結果表明:低屈服...
【文章頁數(shù)】:105 頁
【學位級別】:碩士
【文章目錄】:
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
1.1 偏心支撐鋼框架研究
1.1.1 偏心支撐鋼框架結構體系的研究背景
1.1.2 偏心支撐鋼框架的研究狀況
1.1.3 傳統(tǒng)K型偏心支撐鋼框架的不足
1.1.4 偏心支撐鋼框架可替換式耗能梁段的提出
1.1.5 可替換式耗能梁段偏心支撐鋼框架的研究現(xiàn)狀
1.2 低屈服可替換耗能梁段偏心支撐鋼框架的研究狀況
1.2.1 低屈服點鋼的研究狀況
1.2.2 低屈服點鋼的應用現(xiàn)狀
1.2.3 低屈服可替換耗能梁段偏心支撐鋼框架的提出
1.2.4 耗能梁段低屈服點鋼種類的選取
1.3 本文的研究內(nèi)容
1.4 本文的創(chuàng)新點
第二章 低屈服可替換耗能梁段偏心支撐鋼框架的試件設計與有限元建模
2.1 試件的設計原理
2.1.1 耗能梁段的設計
2.1.2 支撐斜桿的設計
2.1.3 螺栓的設計
2.2 K型偏心支撐鋼框架的設計
2.2.1 傳統(tǒng)K型偏心支撐鋼框架的設計
2.2.2 低屈服可替換耗能梁段偏心支撐鋼框架的設計
2.3 基于ABAQUS的有限元建模
2.3.1 材料屬性的定義
2.3.2 單元類型的選取及網(wǎng)格劃分
2.3.3 相互作用的定義
2.3.4 加載制度與邊界條件
2.3.5 分析步的設置與求解器的選擇
2.3.6 破壞準則
2.4 小結
第三章 低屈服可替換耗能梁段偏心支撐鋼框架的可行性分析
3.1 低屈服體系可行性的實現(xiàn)途徑
3.1.1 可行性的實現(xiàn)指標
3.1.2 基本試件
3.2 低屈服體系在無震作用下的可行性分析
3.2.1 無震作用下的分析
3.3 低屈服體系在小震作用下的可行性分析
3.3.1 小震作用下的分析
3.3.2 指標分析
3.4 低屈服體系在中震作用下的可行性分析
3.4.1 耗能梁段應力分析
3.4.2 耗能梁段內(nèi)形成塑性鉸
3.4.3 指標分析
3.5 低屈服體系在大震作用下的可行性分析
3.5.1 耗能梁段應力分析
3.5.2 耗能梁段內(nèi)形成塑性鉸
3.5.3 結構破壞
3.5.4 指標分析
3.6 剛度不降研究
3.7 小節(jié)
第四章 低屈服可替梁段偏心支撐鋼框架滯回性能的影響因素分析
4.1 耗能梁段長度的變化影響分析
4.1.1 耗能梁段的應力狀態(tài)分析及沿其高度和長度方向的應力分布
4.1.2 耗能性能
4.1.3 剛度
4.1.4 強度與延性
4.1.5 塑性轉角
4.2 耗能梁段的腹板厚度變化影響分析
4.2.1 耗能梁段的應力狀態(tài)分析及沿其高度和長度方向的應力分布
4.2.2 耗能性能
4.2.3 剛度
4.2.4 強度與延性
4.2.5 塑性轉角
4.3 耗能梁段的加勁肋間距變化影響分析
4.3.1 耗能梁段的應力狀態(tài)分析及沿其高度和長度方向的應力分布
4.3.2 耗能性能
4.3.3 剛度
4.3.4 強度與延性
4.3.5 塑性轉角
4.4 低屈服點鋼牌號的影響分析
4.4.1 材料的本構關系
4.4.2 耗能梁段的應力狀態(tài)分析及沿其高度和長度方向的應力分布
4.4.3 耗能性能
4.4.4 剛度
4.4.5 強度與延性
4.4.6 塑性轉角
4.5 軸壓比的影響分析
4.5.1 耗能梁段的應力狀態(tài)分析及沿其高度和長度方向的應力分布
4.5.2 耗能性能
4.5.3 剛度
4.5.4 強度與延性
4.5.5 塑性轉角
4.6 小結
第五章 低屈服可替換耗能梁段偏心支撐鋼框架的動力性能分析
5.1 低屈服可替換耗能梁段偏心支撐鋼框架模態(tài)分析
5.1.1 模態(tài)分析理論
5.1.2 低屈服體系的模態(tài)分析
5.2 時程分析方法與原理
5.2.1 時程分析方法
5.2.2 時程分析原理
5.3 地震波的選取與調(diào)整
5.3.1 地震波的選取
5.3.2 地震波的調(diào)整
5.4 低屈服可替換耗能梁段偏心支撐鋼框架動力時程分析
5.4.1 天津波時程分析
5.4.2 唐山波時程分析
5.4.3 人工波時程分析
5.5 本章小結
結論與展望
結論
展望
參考文獻
攻讀碩士學位期間發(fā)表學術論文目錄
致謝
【參考文獻】:
期刊論文
[1]裝配式斜支撐節(jié)點鋼框架彈塑性動力時程分析[J]. 舒興平,劉澤龍,盧倍嶸,姚堯. 工業(yè)建筑. 2015(10)
[2]循環(huán)荷載下低屈服點鋼材LYP225的力學性能[J]. 石永久,王佼姣,王元清,潘鵬,牧野俊雄,齊雪. 東南大學學報(自然科學版). 2014(06)
[3]國產(chǎn)TJ-Ⅰ型屈曲約束支撐的性能研究[J]. 孫飛飛,劉猛,李國強,郭小康,胡寶琳. 河北工程大學學報(自然科學版). 2009(01)
[4]抗震新材料——低屈服點鋼材[J]. 范緯. 中國高新技術企業(yè). 2009(06)
[5]低屈服點鋼剪力墻的循環(huán)性能[J]. Chyuan Jhang. 鋼結構. 2008(07)
[6]鋁合金宏觀斷裂準則[J]. 王萬禎. 西安交通大學學報. 2007(05)
[7]偏心支撐鋼框架延性抗震設計探討[J]. 申永康,萬斌,邵建華. 工程抗震與加固改造. 2007(02)
[8]含初始缺陷鋼結構損傷累積至斷裂及后期的調(diào)查分析[J]. 吳德飛,童根樹. 工程力學. 2006(08)
[9]形狀改變比能密度因子斷裂準則[J]. 蔣玉川,王啟智. 工程力學. 2005(05)
[10]雙管式挫屈束制(屈曲約束)支撐之耐震行為與應用[J]. 蔡克銓,黃彥智,翁崇興. 建筑鋼結構進展. 2005(03)
博士論文
[1]偏心支撐鋼框架在循環(huán)荷載作用下的破壞機理及抗震設計對策[D]. 趙寶成.西安建筑科技大學 2003
碩士論文
[1]削弱耗能梁段D型偏心支撐抗震性能研究[D]. 曾嬋月.長安大學 2015
[2]延性節(jié)點鋼框架動力時程分析[D]. 張棟.青島理工大學 2013
[3]考慮塑性各向異性球形容器爆破壓力研究[D]. 金乘武.浙江大學 2012
[4]翼緣削弱式鋼框架動力性能研究[D]. 李欣.青島理工大學 2009
[5]高層偏心支撐鋼框架結構的抗震性能分析[D]. 武祥寶.河北工程大學 2009
[6]耗能梁段長度對高層建筑偏心支撐框架抗震性能的影響[D]. 蘇赟.天津大學 2009
本文編號:3688848
【文章頁數(shù)】:105 頁
【學位級別】:碩士
【文章目錄】:
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
1.1 偏心支撐鋼框架研究
1.1.1 偏心支撐鋼框架結構體系的研究背景
1.1.2 偏心支撐鋼框架的研究狀況
1.1.3 傳統(tǒng)K型偏心支撐鋼框架的不足
1.1.4 偏心支撐鋼框架可替換式耗能梁段的提出
1.1.5 可替換式耗能梁段偏心支撐鋼框架的研究現(xiàn)狀
1.2 低屈服可替換耗能梁段偏心支撐鋼框架的研究狀況
1.2.1 低屈服點鋼的研究狀況
1.2.2 低屈服點鋼的應用現(xiàn)狀
1.2.3 低屈服可替換耗能梁段偏心支撐鋼框架的提出
1.2.4 耗能梁段低屈服點鋼種類的選取
1.3 本文的研究內(nèi)容
1.4 本文的創(chuàng)新點
第二章 低屈服可替換耗能梁段偏心支撐鋼框架的試件設計與有限元建模
2.1 試件的設計原理
2.1.1 耗能梁段的設計
2.1.2 支撐斜桿的設計
2.1.3 螺栓的設計
2.2 K型偏心支撐鋼框架的設計
2.2.1 傳統(tǒng)K型偏心支撐鋼框架的設計
2.2.2 低屈服可替換耗能梁段偏心支撐鋼框架的設計
2.3 基于ABAQUS的有限元建模
2.3.1 材料屬性的定義
2.3.2 單元類型的選取及網(wǎng)格劃分
2.3.3 相互作用的定義
2.3.4 加載制度與邊界條件
2.3.5 分析步的設置與求解器的選擇
2.3.6 破壞準則
2.4 小結
第三章 低屈服可替換耗能梁段偏心支撐鋼框架的可行性分析
3.1 低屈服體系可行性的實現(xiàn)途徑
3.1.1 可行性的實現(xiàn)指標
3.1.2 基本試件
3.2 低屈服體系在無震作用下的可行性分析
3.2.1 無震作用下的分析
3.3 低屈服體系在小震作用下的可行性分析
3.3.1 小震作用下的分析
3.3.2 指標分析
3.4 低屈服體系在中震作用下的可行性分析
3.4.1 耗能梁段應力分析
3.4.2 耗能梁段內(nèi)形成塑性鉸
3.4.3 指標分析
3.5 低屈服體系在大震作用下的可行性分析
3.5.1 耗能梁段應力分析
3.5.2 耗能梁段內(nèi)形成塑性鉸
3.5.3 結構破壞
3.5.4 指標分析
3.6 剛度不降研究
3.7 小節(jié)
第四章 低屈服可替梁段偏心支撐鋼框架滯回性能的影響因素分析
4.1 耗能梁段長度的變化影響分析
4.1.1 耗能梁段的應力狀態(tài)分析及沿其高度和長度方向的應力分布
4.1.2 耗能性能
4.1.3 剛度
4.1.4 強度與延性
4.1.5 塑性轉角
4.2 耗能梁段的腹板厚度變化影響分析
4.2.1 耗能梁段的應力狀態(tài)分析及沿其高度和長度方向的應力分布
4.2.2 耗能性能
4.2.3 剛度
4.2.4 強度與延性
4.2.5 塑性轉角
4.3 耗能梁段的加勁肋間距變化影響分析
4.3.1 耗能梁段的應力狀態(tài)分析及沿其高度和長度方向的應力分布
4.3.2 耗能性能
4.3.3 剛度
4.3.4 強度與延性
4.3.5 塑性轉角
4.4 低屈服點鋼牌號的影響分析
4.4.1 材料的本構關系
4.4.2 耗能梁段的應力狀態(tài)分析及沿其高度和長度方向的應力分布
4.4.3 耗能性能
4.4.4 剛度
4.4.5 強度與延性
4.4.6 塑性轉角
4.5 軸壓比的影響分析
4.5.1 耗能梁段的應力狀態(tài)分析及沿其高度和長度方向的應力分布
4.5.2 耗能性能
4.5.3 剛度
4.5.4 強度與延性
4.5.5 塑性轉角
4.6 小結
第五章 低屈服可替換耗能梁段偏心支撐鋼框架的動力性能分析
5.1 低屈服可替換耗能梁段偏心支撐鋼框架模態(tài)分析
5.1.1 模態(tài)分析理論
5.1.2 低屈服體系的模態(tài)分析
5.2 時程分析方法與原理
5.2.1 時程分析方法
5.2.2 時程分析原理
5.3 地震波的選取與調(diào)整
5.3.1 地震波的選取
5.3.2 地震波的調(diào)整
5.4 低屈服可替換耗能梁段偏心支撐鋼框架動力時程分析
5.4.1 天津波時程分析
5.4.2 唐山波時程分析
5.4.3 人工波時程分析
5.5 本章小結
結論與展望
結論
展望
參考文獻
攻讀碩士學位期間發(fā)表學術論文目錄
致謝
【參考文獻】:
期刊論文
[1]裝配式斜支撐節(jié)點鋼框架彈塑性動力時程分析[J]. 舒興平,劉澤龍,盧倍嶸,姚堯. 工業(yè)建筑. 2015(10)
[2]循環(huán)荷載下低屈服點鋼材LYP225的力學性能[J]. 石永久,王佼姣,王元清,潘鵬,牧野俊雄,齊雪. 東南大學學報(自然科學版). 2014(06)
[3]國產(chǎn)TJ-Ⅰ型屈曲約束支撐的性能研究[J]. 孫飛飛,劉猛,李國強,郭小康,胡寶琳. 河北工程大學學報(自然科學版). 2009(01)
[4]抗震新材料——低屈服點鋼材[J]. 范緯. 中國高新技術企業(yè). 2009(06)
[5]低屈服點鋼剪力墻的循環(huán)性能[J]. Chyuan Jhang. 鋼結構. 2008(07)
[6]鋁合金宏觀斷裂準則[J]. 王萬禎. 西安交通大學學報. 2007(05)
[7]偏心支撐鋼框架延性抗震設計探討[J]. 申永康,萬斌,邵建華. 工程抗震與加固改造. 2007(02)
[8]含初始缺陷鋼結構損傷累積至斷裂及后期的調(diào)查分析[J]. 吳德飛,童根樹. 工程力學. 2006(08)
[9]形狀改變比能密度因子斷裂準則[J]. 蔣玉川,王啟智. 工程力學. 2005(05)
[10]雙管式挫屈束制(屈曲約束)支撐之耐震行為與應用[J]. 蔡克銓,黃彥智,翁崇興. 建筑鋼結構進展. 2005(03)
博士論文
[1]偏心支撐鋼框架在循環(huán)荷載作用下的破壞機理及抗震設計對策[D]. 趙寶成.西安建筑科技大學 2003
碩士論文
[1]削弱耗能梁段D型偏心支撐抗震性能研究[D]. 曾嬋月.長安大學 2015
[2]延性節(jié)點鋼框架動力時程分析[D]. 張棟.青島理工大學 2013
[3]考慮塑性各向異性球形容器爆破壓力研究[D]. 金乘武.浙江大學 2012
[4]翼緣削弱式鋼框架動力性能研究[D]. 李欣.青島理工大學 2009
[5]高層偏心支撐鋼框架結構的抗震性能分析[D]. 武祥寶.河北工程大學 2009
[6]耗能梁段長度對高層建筑偏心支撐框架抗震性能的影響[D]. 蘇赟.天津大學 2009
本文編號:3688848
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