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新型钢筋混凝土框架—支撑减震体系设计方法研究

作　者: 张晓将
导　师: 王秀丽；张贵文
学　校: 兰州理工大学
专　业: 结构工程
关键词: 屈曲约束支撑 层间位移角 有限元软件 时程分析 抗侧刚度不足 自振频率
分类号: TU352.11
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要


为了保护人类生命财产的安全,减轻地震灾害,各国土木工程科技人员致力于提高建筑抗震能力的研究,已经形成了一套较为安全的抗震设计理论。这种抗震设计理论建立在传统抵御地震灾害思想的基础上,主要是通过增加结构本身的强度、刚度或延性的方法,使所设计的建筑达到“小震不坏,中震可修,大震不倒”的抗震设防目的。近年来,耗能减震技术已经在许多国家得到应用,一些国家已经编制或正在编制有关的设计指南或设计规程,目前我国的《建筑抗震设计规范》(GB50011-2001)也增加了有关隔震和耗能减震的内容。本文中结合抗震设计规范,介绍了装有屈曲约束支撑减震体系的设计方法,并对设计方法进行改进,对于工程设计具有参考意义。主要进行以下工作:1、针对高烈度区抗侧刚度不足的钢筋混凝土框架结构,提出采用附加屈曲约束支撑形成新型的钢筋混凝土框架支撑体系,以满足弹性位移角的要求。2、给出现有的设计方法,并提出相应的简化设计方法。结合工程实例,利用底部剪力法确定各楼层的层间位移角,按照不同要求的楼层设计屈曲约束支撑。3、对不同计算方法计算结果应用ANSYS软件分析并应用三种不同的地震波对结构在多遇地震和罕遇地震下进行了动力时程分析。4、屈曲约束支撑的布置形式会对结构减震效果以及自振频率和阵型产生影响。目前还没有统一的方法确定支撑的最优布置。在不同地震波作用下确定支撑的最有利布置模式。结果表明,加屈曲约束支撑的新型钢筋混凝土框架-支撑减震体系具有良好的耗能减震性能,结构层间位移角等参数均满足规范的要求,简化方法计算过程较现有方法简洁,并得出相关结论。合理的计算结果使得屈曲约束支撑大部分支撑参与屈曲滞回耗能,而各层支撑屈服与否主要依赖于该层的层间位移角的大小,因而支撑的布置使得结构的各层具有相近的层间位移角。

全文目录


目录  5-7
摘要  7-8
Abstract  8-9
第1章 绪论  9-18
  1.1 研究背景  9
  1.2 耗能减震构件的研究应用现状  9-10
  1.3 屈曲约束支撑的应用  10-16
    1.3.1 屈曲约束支撑在国外的应用发展  11-14
    1.3.2 屈曲约束支撑在国内的应用  14-16
  1.4 课题的来源、研究目的、方法和内容  16-18
    1.4.1 课题的来源  16
    1.4.2 研究目的  16-17
    1.4.3 研究内容  17-18
第2章 屈曲约束支撑基本力学性能  18-27
  2.1 屈曲约束支撑的分类与组成  18-19
    2.1.1 屈曲约束支撑的分类  18
    2.1.2 屈曲约束支撑的组成  18-19
  2.2 屈曲约束支撑的工作原理  19-20
  2.3 屈曲约束支撑的力学性能  20-26
    2.3.1 屈曲约束支撑构件的基本原理  20-23
    2.3.2 屈曲约束支撑构件的静力性能  23-24
    2.3.3 屈曲约束支撑构件的动力性能  24-26
  2.4 本章小结  26-27
第3章 BRB应用新型砼框架-支撑结构抗震设计方法  27-40
  3.1 地震动特征  27-29
  3.2 常规地震分析方法  29-32
    3.2.1 反应谱法  29-30
    3.2.2 时程分析法  30-32
  3.3 常规屈曲约束支撑抗震设计方法  32-37
    3.3.1 等效阻尼比法  32-35
    3.3.2 贡献刚度法  35-37
  3.4 本文提出的设计方法  37-39
  3.5 本章小结  39-40
第4章 工程算例分析  40-56
  4.1 工程算例简介  40-41
  4.2 ANSYS程序建模  41-47
    4.2.1 单元介绍  41-43
    4.2.2 BRB核心构件本构关系  43
    4.2.3 关于结构的阻尼  43-45
    4.2.4 地震波的选取  45-47
  4.3 不同方法计算  47-49
    4.3.1 现有方法计算  47-48
    4.3.2 本文提出的方法计算  48-49
  4.4 计算结果对比  49-52
    4.4.1 多遇地震作用下结构侧移验算  50-51
    4.4.2 罕遇地震作用下结构侧移验算  51-52
  4.5 应力分析  52-54
    4.5.1 屈曲约束支撑应力分析  52-53
    4.5.2 梁柱应力比较  53-54
  4.6 结构减震体系减震效果分析  54-55
  4.7 本章结论  55-56
第5章 BRB不同布置对结构的影响  56-62
  5.1 人(V)字形布置与单支撑布置的影响  56-59
    5.1.1 截面计算及层间位移角比较  56-58
    5.1.2 结构的自振模态分析  58-59
  5.2 不同楼层布置BRB的影响  59-61
    5.2.1 弹性阶段内BRBs不同楼层布置时层间位移角比较  60-61
    5.2.2 屈曲约束支撑在不同布置的耗能分析  61
  5.3 本章小结  61-62
结论与展望  62-63
  结论  62
  展望  62-63
参考文献  63-67
致谢  67-68
附录A:攻读硕士学位期间所发表的学术论文目录  68

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中图分类: > 工业技术 > 建筑科学 > 建筑结构 > 特种结构 > 抗震动结构、防灾结构 > 耐震、隔震、防爆结构 > 抗震结构
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