中心支撑半刚性钢框架抗震性能研究

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钢材的强度高,塑性及韧性好。钢结构具有良好的抗震性能,在抗震设防地区的建筑宜采用钢结构。钢框架结构是多高层钢结构建筑常用的结构形式,在进行结构分析时,通常假定梁柱节点为刚性连接,但实际梁与柱之间存在一定程度的相对转动。钢框架结构的梁柱节点多为半刚性连接,与刚性连接相比,半刚性连接钢框架结构的自振周期延长、阻尼增加、地震作用减小,然而在水平荷载作用下也会使结构的侧移增大。若在半刚性钢框架结构中加入中心支撑,能增大其刚度,减小水平荷载作用下的变形。目前对中心支撑半刚性钢框架结构的抗震性能分析尚属空白,本文对此进行了研究,具有理论意义和实际工程价值。  考虑梁柱节点连接刚度变化的影响,分析了中心支撑半刚性钢框架结构的自振周期、多遇地震荷载作用下的侧移及罕遇地震荷载作用下的侧移与内力。对半刚性纯钢框架结构的自振周期随节点连接刚度改变的变化规律进行了研究,提出了节点刚接和铰接的界限刚度值。中心支撑半刚性钢框架结构的自振周期随节点连接刚度的改变变化很小,可通过规范经验公式来估算,但对半刚性纯钢框架结构却偏差较大;节点连接刚度对中心支撑半刚性钢框架结构在地震荷载作用下的侧移影响较小。中心支撑为半刚性钢框架结构提供了较大的抗侧刚度,节点连接刚度越小其对地震荷载作用下结构侧移减小的幅度越大;在罕遇地震荷载作用下,半刚性连接及中心支撑对钢框架结构的内力有一定的影响。  对采用不同支撑类型的中心支撑半刚性钢框架结构的自振周期和多遇地震荷载作用下的侧移进行了分析。本文中采用的三种支撑类型对中心支撑半刚性钢框架结构的自振周期影响差异很小;在半刚性钢框架结构的中间跨布置支撑的抗侧移性能要优于在边跨布置,人字形中心支撑半刚性钢框架结构的抗侧移性能相对较为优越。  对比了不同支撑刚度对中心支撑半刚性钢框架结构自振周期和多遇及罕遇地震荷载作用下侧移的影响。随着支撑刚度的增大,结构的自振周期及地震荷载作用下的侧移一般将减小,但也会出现地震荷载作用下随着支撑刚度的增大其侧移增大的情况。  综上所述,本文针对中心支撑半刚性钢框架结构进行了弹性和弹塑性时程分析,比较系统的研究了其抗震性能,为该结构的抗震设计提供有价值的参考。
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