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屈曲耗能支撑加固单跨钢筋砼框架的抗震性能研究

作　者: 卢卿
导　师: 孙强
学　校: 安徽建筑工业学院
专　业: 结构工程
关键词: 单跨框架结构教学楼加固屈曲耗能支撑支撑形式
分类号: TU375.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
下　载: 39次
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内容摘要

单跨钢筋砼框架是框架结构中的一种特殊结构,产生于80-90年代,国内外大量的历年震害表明,这类建筑抗震能力很差,对人民的安全造成了很大的危险,所以在总结前人历史经验教训的基础上,新设计的建筑应当不允许采用单跨框架结构,己建成的单跨框架结构应当进行抗震鉴定并加固以提高其抗震能力。屈曲耗能支撑运用于中小学教学楼加固还为数不多,分析表明,在小震和中震下,屈曲耗能支撑具有良好的消能性能,同时支撑保持不屈服。在罕遇地震下,屈曲耗能能率先屈服进行耗能,保护主体结构不破坏,提高结构的整体抗震性能。本文从屈曲耗能支撑构造和分类入手,进行理论研究,总结了屈曲耗能支撑刚度和阻尼的计算,以及确定恢复力的曲线确定方法,然后建立了屈曲耗能支撑在SAP2000中的计算模型模拟和参数设置。选取典型的单跨框架结构教学楼,采用屈曲耗能支撑和普通钢支撑对单跨教学楼进行加固分析,在非线性时程分析下,取三条地震波在罕遇地震下对单跨结构、屈曲耗能支撑加固结构和普通支撑加固结构从顶点位移、层间位移角、顶点加速度、基底剪力、支撑轴力进行对比研究,得出屈曲耗能支撑加固单跨教学楼的较好的抗震性能和适用性的结论。对屈曲耗能支撑加固单跨教学楼进行了非线性静力分析(Pushover分析)。将屈曲耗能支撑等效为带刚度的线性单元,评价了结构加固的抗震性能,根据结构的塑性铰出铰顺序、位移角等来判断加固是否达到预期目标。针对单跨框架结构教学楼,提出了五种不同的支撑布置方案,从位移角、顶点位移和加速度下进行抗震性能比较和经济比较,筛选出合理的布置方案和经济性。然后从屈曲耗能支撑的质量、有效刚度和塑性刚度比三个参数研究来探讨对结构抗震性能的影响,为今后的屈曲耗能支撑的选型提供一定参考作用。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-8
目录  8-11
Contents  11-12
插图清单  12-14
表格清单  14-15
第一章绪论  15-27
  1.1 引言  15-16
  1.2 单跨钢筋砼框架的危害  16-17
  1.3 单跨钢筋砼框架结构的加固技术  17-19
  1.4 屈曲耗能减震加固基本原理  19-20
  1.5 屈曲耗能支撑加固框架的研究现状和工程应用  20-23
    1.5.1 屈曲耗能支撑加固框架的研究现状  20-21
    1.5.2 屈曲耗能支撑加固框架结构的工程应用  21-23
  1.6 本文研究的背景和意义  23-24
  1.7 本文研究的目的和内容  24-27
    1.7.1 本文的研究目的  24
    1.7.2 本文的研究内容  24-27
第二章屈曲耗能支撑的理论研究和分析方法  27-41
  2.1 屈曲耗能支撑的组成  27-28
  2.2 屈曲耗能支撑的分类  28-29
  2.3 屈曲耗能支撑的刚度和阻尼的计算  29-32
    2.3.1 屈曲耗能支撑构件的等效刚度计算  29-30
    2.3.2 屈曲耗能支撑框架的等效阻尼的计算  30-32
  2.4 屈曲耗能支撑的恢复力曲线  32-34
  2.5 屈曲耗能支撑在SAP2000的实现  34-38
    2.5.1 SAP2000软件的介绍  34-35
    2.5.2 屈曲耗能支撑在SAP2000的模拟  35-36
    2.5.3 参数的设置  36-38
  2.6 屈曲耗能支撑加固的分析方法  38-41
    2.6.1 阵型分解反应谱法  38
    2.6.2 时程分析法  38
    2.6.3 静力非线性分析法  38-41
第三章罕遇地震单跨结构耗能支撑加固时程分析  41-65
  3.1 单跨框架受力特点  41
  3.2 单跨模型的建立  41-44
    3.2.1 工程概况  41-42
    3.2.2 参数选取  42-44
      3.2.2.1 钢筋混凝土材料参数  42-43
      3.2.2.2 荷载工况  43-44
      3.2.2.3 耗能支撑的选择  44
  3.3 支撑方案的布置  44-45
  3.4 工程结构的数值模型建立  45
  3.5 模态分析  45-47
  3.6 非线性时程分析  47-64
    3.6.1 时程分析的理论基础  47-49
    3.6.2 地震波的选取的选取和调整  49-51
      3.6.2.1 地震波的选取  49-51
      3.6.2.2 实际地震波的调整  51
    3.6.3 单跨结构和支撑加固结构的楼层位移对比  51-55
    3.6.4 单跨结构和支撑加固结构的楼层加速度对比  55-59
    3.6.5 单跨结构和支撑加固结构的基底剪力对比  59-61
    3.6.6 两种支撑加固结构对单跨结构内力变化  61
    3.6.7 两种撑加固加固结构的支撑轴力对比  61-64
  3.7 本章小结  64-65
第四章罕遇地震单跨结构耗能支撑加固静力弹塑性分析  65-75
  4.1 静力弹塑性分析方法概述  65-68
    4.1.1 静力弹塑性分析原理  65-66
    4.1.2 屈曲耗能支撑结构的地震需求谱  66-67
    4.1.3 性能点  67-68
  4.2 静力弹塑性分析的实现  68-70
    4.2.1 非线性铰的定义  68-69
    4.2.2 合理的选择加载模式  69-70
    4.2.3 Pushover过程  70
  4.3 罕遇地震下单跨框架结构加固抗震性能的评估  70-73
    4.3.1 性能点的确定  70-71
    4.3.2 性能点下的层间位移角  71-72
    4.3.3 结构塑性铰的分布和发展  72-73
  4.4 本章小结  73-75
第五章支撑布置方式和支撑参数对结构抗震性能的影响  75-85
  5.1 引言  75
  5.2 支撑布置方式对结构抗震性能的影响  75-79
    5.2.1 支撑布置方式  75-76
    5.2.2 不同支撑布置方式的层间位移对比  76-77
    5.2.3 不同支撑布置方式的顶点加速度对比  77
    5.2.4 不同支撑布置方式的梁柱内力对比  77-78
    5.2.5 小结  78-79
  5.3 耗能支撑参数的变化对结构抗震性能的影响  79-85
    5.3.1 耗能支撑质量变化对结构抗震性能的影响  79-80
    5.3.2 耗能支撑有效刚度对结构抗震性能的影响  80-82
    5.3.3 耗能支撑塑性刚度比对结构抗震性能的影响  82-85
第六章结论与展望  85-87
  6.1 本论文的主要结论  85-86
  6.2 展望  86-87
参考文献  87-91
致谢  91-93
作者简介及读研期间主要科研成果  93

屈曲耗能支撑加固单跨钢筋砼框架的抗震性能研究

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