防屈曲支撑在有局部收进高层钢结构中的减震性能分析

【摘要】防屈曲支撑作为一种优良的抗侧力耗能构件,是对普通支撑的一种良好的改造,与设置剪力墙等常规的抗震加固方法相比,工艺简单、安装方便、对结构空间影响小等优点,被广泛的应用到实际工程中。特别是防屈曲支撑克服了普通支撑容易过早的发生屈曲破坏的弊端,能够使构件全截面屈服而不屈曲,在反复的地震荷载作用下,充分利用了钢材的滞回性能,展现出良好的耗能减震性能。如今,地球上人口越来越多,人均可利用面积越来越少,尤其在中国,人均占地面积更是紧缺。高层建筑能够节约土地,充分利用空间成为当今建筑发展方向。所以,对带防屈曲支撑的高层建筑耗能减震的研究将有很大的意义。目前,各国对带有防屈曲支撑结构的研究已经比较深入,但是在国内高烈度区的高层钢结构还比较少,然而再把防屈曲支撑应用在高烈度区的高层钢结构中,使其充分发挥耗能减震作用,并研究其耗能效果,尚不够深入,所以本文采用ANSYS有限元软件对设有防屈曲支撑的高烈度区并有局部收进的高层钢结构的相关工程进行耗能减震性能的分析。首先,根据国内外大量试验分析和研究成果,对耗能减震结构的耗能原理进行分析；对国内外防屈曲支撑的研究状况和对防屈曲支撑的工作原理及应用简单的介绍。其次,对防屈曲支撑构件的一些力学性能以及影响防屈曲支撑构件的耗能能力的参数进行分析研究。还对防屈曲支撑结构体系进行研究,了解三种常用的结构抗震计算方法,分析影响防屈曲支撑结构体系耗能的因素,对多遇和罕遇地震作用下抗震计算方法进行介绍。最后,利用ANSYS有限元软件对设有防屈曲支撑局部收进的高层钢结构进行减震性能分析。采用EL-Centro波,Taft波及天津波三种地震波,采用时程分析法对比不同截面的防屈曲支撑结构和原结构在多遇地震和罕遇地震下的不同地震响应。通过对地震响应的对比分析可知：防屈曲支撑可以对局部收进形成薄弱层的位置进行加强,减弱由于结构刚度突变而对结构产生的不利影响。结果还表明：防屈曲支撑结构在多遇地震下,支撑一直保持在弹性阶段,没有起到耗能的作用,只为整体结构提供抗侧移刚度；在罕遇地震作用下,支撑率先进入塑性耗能阶段,随后主体结构也开始进入弹塑性阶段,二者共同承担耗能减震作用,防屈曲支撑消耗了大部分的地震能量,而主体结构吸收了小部分的地震能量,从而有效地保护了主体结构,避免了主体结构受损严重甚至倒塌的危险。
【作者】陈发有；
【导师】杨鹏源；王秀丽；
【作者基本信息】兰州理工大学，结构工程，2014，硕士
【关键词】防屈曲支撑；高层钢结构；有限元分析；抗震性能；强震；

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