中心支撐鋼框架的結(jié)構(gòu)影響系數(shù)和位移放大系數(shù)研究.pdf

1、強(qiáng)震作用下結(jié)構(gòu)要進(jìn)入彈塑性，具有一定的耗能能力，其底部剪力要明顯低于彈性反應(yīng)的底部剪力。現(xiàn)代抗震設(shè)計(jì)利用結(jié)構(gòu)的耗能和延性，引入結(jié)構(gòu)影響系數(shù)對(duì)設(shè)防烈度下的彈性反應(yīng)進(jìn)行折減，以此作為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)的地震作用。
　　 本文研究中心支撐鋼框架的結(jié)構(gòu)影響系數(shù)R和位移放大系數(shù)Cd。首先對(duì)一榀三層單跨的試驗(yàn)?zāi)Ｐ瓦M(jìn)行了靜力推覆試驗(yàn)研究，然后在分析局部屈曲的影響及有限元模型得到驗(yàn)證的基礎(chǔ)上進(jìn)行了24個(gè)中心支撐鋼框架算例的靜力推覆分析和增量動(dòng)力分析，最

2、后對(duì)阻尼比，支撐長(zhǎng)細(xì)比，橫梁不平衡力調(diào)整和數(shù)據(jù)的處理方式等四個(gè)影響因素進(jìn)行了研究。通過(guò)試驗(yàn)?zāi)Ｐ偷撵o力推覆試驗(yàn)，研究中心支撐鋼框架的抗側(cè)剛度、延性、極限承載力及破壞模式，觀察支撐的屈服及屈曲現(xiàn)象。試驗(yàn)結(jié)果表明，受壓支撐屈曲會(huì)導(dǎo)致整體結(jié)構(gòu)抗側(cè)剛度顯著降低，但其水平承載力并沒(méi)有顯著降低，仍可以維持屈曲前的水平。中心支撐鋼框架中受壓支撐屈曲后，結(jié)構(gòu)還具有較好的延性。另外，試驗(yàn)結(jié)果也驗(yàn)證了用于本文中心支撐鋼框架分析的有限元模型的正確性。
　

3、　 基于靜力推覆分析和改進(jìn)的能力譜方法，對(duì)層數(shù)不超過(guò)12層的人字形、V形、SX形和單斜桿形中心支撐鋼框架進(jìn)行了系統(tǒng)研究，詳細(xì)考察了水平力加載模式、支撐形式、層數(shù)和跨數(shù)對(duì)中心支撐鋼框架結(jié)構(gòu)影響系數(shù)R、延性系數(shù)Rμ、超強(qiáng)系數(shù)RΩ和位移放大系數(shù)Cd的影響。分析結(jié)果表明，隨著結(jié)構(gòu)層數(shù)的增加，高階振型的影響逐漸增加，可以通過(guò)計(jì)算前三階振型的等效振型來(lái)適當(dāng)?shù)乜紤]高階振型的影響?？鐢?shù)和層數(shù)對(duì)各系數(shù)的影響都很小。對(duì)于所研究的這四類支撐形式不同的中心支

4、撐鋼框架，結(jié)構(gòu)影響系數(shù)R由大到小的排序?yàn)?單斜桿形中心支撐鋼框架>V形中心支撐鋼框架>SX形中心支撐鋼框架>人字形中心支撐鋼框架。
　　 基于增量動(dòng)力分析，對(duì)所得到的對(duì)應(yīng)多條地震波的結(jié)構(gòu)基底剪力和頂點(diǎn)位移曲線進(jìn)行多項(xiàng)式擬合，得到結(jié)構(gòu)的IDA能力曲線;以此為基礎(chǔ)，系統(tǒng)研究了支撐形式、層數(shù)和跨數(shù)對(duì)中心支撐鋼框架結(jié)構(gòu)影響系數(shù)R、延性系數(shù)Rμ、超強(qiáng)系數(shù)RΩ和位移放大系數(shù)Cd的影響。分析結(jié)果表明，層數(shù)和跨數(shù)的影響很小，可以忽略不計(jì)。結(jié)構(gòu)影

5、響系數(shù)R中結(jié)構(gòu)超強(qiáng)系數(shù)RΩ所占的比重明顯大于結(jié)構(gòu)延性系數(shù)Rμ。
　　 通過(guò)對(duì)結(jié)構(gòu)阻尼比、支撐長(zhǎng)細(xì)比、橫梁不平衡力調(diào)整和數(shù)據(jù)的處理方式等四個(gè)影響因素進(jìn)行研究，結(jié)果表明結(jié)構(gòu)阻尼比增加，結(jié)構(gòu)影響系數(shù)R和位移放大系數(shù)Cd都逐漸增加。中心支撐鋼框架中支撐長(zhǎng)細(xì)比增加，結(jié)構(gòu)影響系數(shù)R逐漸減小，位移放大系數(shù)Cd緩慢增加。支撐受壓屈曲之后的剩余承載力可取為其屈曲承載力的70％，橫梁所受到的不平衡集中力的大小可取為受拉支撐抗拉承載力的豎向分量減去受

6、壓支撐屈曲壓力豎向分量的70％。采用基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的曲線擬合，能夠得到更合理的IDA能力曲線，從擬合曲線可以看出，結(jié)構(gòu)在中震下達(dá)到屈服，屈服后將主要依靠延性來(lái)抵抗地震的作用。
　　 本文在試驗(yàn)和有限元分析的基礎(chǔ)上，對(duì)中心支撐鋼框架結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)給出以下建議:參考國(guó)外規(guī)范，增加特殊中心支撐鋼框架這一延性較好的中心支撐鋼框架結(jié)構(gòu)類型。如采用《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)法》(GB50011-2001)中的小震彈性地震力的計(jì)算方法，可以引入一個(gè)考