含耗能器偏心支撑框架结构的设计及其抗震性能研究

摘要

偏心支撑框架是满足抗震要求发展起来的一种新型抗侧力体系，该体系较好地结合了抗弯框架和中心支撑框架的长处，能同时满足结构的强度、刚度和能量耗散的要求。 结构振动控制技术是目前结构工程学科中一个十分活跃的研究领域，并且由于被动控制不需要外界能量的输入，所以它成了现今结构控制的主流。 本文在偏心支撑斜杆上设置耗能装置，在风荷载或小地震作用时，这些耗能装置具有足够的初始刚度，处于弹性状态，结构具有足够的侧向刚度以满足使用要求。当出现中、强地震时，耗能装置率先进入非弹性状态，大量消耗输入结构的地震能量，并且迅速衰减结构的地震反应，避免主结构出现明显的非弹性状态，从而保护主结构及构件在强震中免遭破坏，确保主结构在强震中的安全。 本文首先结合算例对普通偏心支撑钢框架和含耗能器偏心支撑钢框架进行了结构设计，然后对这两种结构形式进行弹性反应谱分析、弹塑性时程分析并进行了相应的比较。得出加设耗能器后，虽然结构的刚度减小，延性增大，但其层间侧移和层间侧移角仍能满足规范限值要求，并且在加设耗能器后，结构的消能能力和抗震性能都较偏心支撑结构有所提高。最后利用Pushover分析方法得出含耗能器偏心支撑结构的基底剪力－位移曲线、塑性铰出现的位置及先后顺序。得出含耗能器偏心支撑钢框架结构体系在地震荷载作用下耗能装置可以在耗能梁段屈服进入塑性之前耗散一部分地震能量，从而推迟耗能梁段的屈服，并且减少耗能梁段吸收的地震能量，更有效地保证与耗能梁段相邻的柱与支撑处于弹性状态，起到“双保险”的作用。 在偏心支撑斜杆上设置耗能装置，在理论研究及实际工程中都还处于空白状态。通过本文的研究结果初步证实了这种新型结构体系的良好抗震性能，为进一步对其进行理论分析以及工程应用提供了理论基础。

目录

文摘

英文文摘

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1绪论

1.1前言

1.2本文研究的主要内容

1.3本文研究的意义

2偏心支撑钢框架的研究状况

2.1概述

2.2偏心支撑钢框架体系产生的背景

2.3偏心支撑钢框架体系研究状况

2.4偏心支撑国内外的研究类型和方法

2.5本课题的研究类型

3结构振动控制技术的研究状况

3.1结构振动控制技术回顾与展望

3.2消能减震技术的研究状况

4耗能器偏心支撑设计

4.1偏心支撑设计

4.2结构消能减震设计

4.3算例设计计算

4.4粘弹性耗能器的设计

4.5本章小结

5结构体系的弹性反应谱分析

5.1引言

5.2 ETABS主要功能介绍

5.3结构的弹性反应谱分析

6结构体系的弹塑性时程分析

6.1概述

6.2结构的振动模型

6.3地震波的选用

6.4恢复力特征曲线

6.5多遇地震下时程反应分析的结果

6.6罕遇地震下时程反应分析的结果

7结构体系的静力非线性分析

7.1静力非线性方法概述

7.2 FEMA273及ATC-40概述

7.3 Pushover方法的基本原理

7.4 Pushover方法的分析步骤

7.5目标位移法

7.6结构体系静力非线性分析结果

8结论与展望

8.1结论

8.2展望

致谢

参考文献