延性节点钢框架动力时程分析

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目前,国内外对塑性铰外移的新型梁柱节点的研究无论是在理论方面还是试验方面都取得了一定的成果,其中对腋板与肋板加强型节点的研究,证明了其良好的抗震性能。但是针对采用腋板与肋板加强型节点的钢框架的整体性能的研究内容还很少。本文基于国内外对腋板与肋板加强型节点钢框架的研究现状,为深入了解腋板与肋板加强型节点钢框架的动力特性,设计了五种节点形式的钢框架:普通节点钢框架(NFS框架)、对称加腋节点钢框架(SHP框架)、非对称加腋节点钢框架(AHP框架)、对称加肋节点钢框架(SRP框架)与非对称加肋节点钢框架(ARP框架)。运用ANSYS分析软件,建立了五种节点形式钢框架的有限元模型,首先进行了模态分析,并分别对其在EL-Centro波、唐山-北京饭店处地震波与兰州波的作用下,进行了罕遇地震作用下的弹塑性动力时程分析。分析得到了五种节点形式钢框架的自振周期以及在地震作用下的顶点位移与柱底剪力时程曲线、加载各阶段的应力云图与塑性铰的分布情况。研究结果表明:五种节点形式钢框架的前五阶自振周期相差很小,其基本动力特性一致;在三种地震波激励情况下,结构顶点位移与柱底剪力时程曲线表现出大致相同的性质,四种加强型节点钢框架的顶点位移与柱底剪力均比普通节点钢框架的要小,表现出更强的耗能能力与良好的抗震性能;四种加强型节点钢框架的应力最大值出现在远离梁柱节点的梁上,而普通节点的应力最大值出现在梁柱节点与柱脚处;四种加强型节点钢框架相比普通节点钢框架更容易在梁上形成塑性铰,而更不容易在柱上形成塑性铰,实现了塑性铰外移,达到了强柱弱梁的设计目的,很大程度上改善了结构的抗震性能。研究成果可为四种加强型节点钢框架的力学性能分析和设计以及在工程实际中的应用提供理论依据。
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