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随着钢材的大力推广,越来越多的建筑结构采用钢结构形式,而钢框架-支撑结构体系作为一种常用的结构建筑形式,具备良好的抗侧能力。尽管许多建筑上均采用支撑来提高结构的抗侧性能,但在钢框架-支撑结构体系设计中,仍没有规范明确钢框架结构中支撑该如何布置才是最优,特别是需要考虑空间效应的空间钢框架,缺少支撑布置形式的规范指导。同时,在传统的钢结构设计中,为方便计算,习惯把梁柱节点连接简化为完全刚接或者完全铰接,计算得到的结果与实际情况有较大差别。实际中,钢结构梁柱节点的刚度介于完全刚接与铰接之间,属于半刚接,性能介于完全刚性连接与完全铰接之间。因此,为使钢框架-支撑结构体系的设计更加接近实际工程,为实际工程提供有效的建议,本文结合前人的试验成果,通过使用ANSYS软件建立空间钢框架结构有限元模型,对半刚性空间节点的钢框架-支撑结构体系进行更加深入的研究。本文主要完成的工作如下:(1)运用ANSYS软件,建立梁柱构件的三维实体模型与使用弹簧单元COMBIN14模拟梁柱节点连接性能的有限元模型,并通过文献中的试验结果对使用弹簧单元COMBIN14模拟半刚性性能的有效性进行验证。(2)根据试验中的钢框架基本参数以及有效的空间梁柱节点建模方法,运用ANSYS软件建立空间钢框架-支撑结构有限元模型。将刚性空间节点的钢框架模型、半刚性空间节点的钢框架模型以及试验模型的结果进行对比分析。研究结果表明,通过使用弹簧单元COMBIN14模拟空间节点性能建立半刚性空间节点钢框架模型并符合试验结果规律,证明在空间钢框架模型使用弹簧单元COMBIN14模拟模型的空间节点性能的建模方法可行;使用弹簧单元COMBIN14模拟空间节点性能的半刚性空间节点钢框架模型的模拟结果与试验结果更加接近,证明使用弹簧单元COMBIN14能够较好地模拟半刚性性能;当空间钢框架强弱轴均布置支撑时,支撑在弱轴沿斜下布置以及在强轴沿斜下布置时,半刚性空间节点钢框架模型与试验模型的结果最接近,因此,在实际工程中,强弱轴支撑宜沿斜向布置。(3)运用ANSYS软件建立半刚性空间节点高层钢框架模型,通过组合强、弱轴方向的支撑布置组合方案,同时施加风荷载和竖向荷载,分析支撑的类型以及布置形式对半刚性高层钢框架的空间效应影响规律。研究结果表明,当支撑在弱轴方向的布置形式保持不变时,支撑在强轴方向沿中间跨布置对弱轴方向的抗侧刚度提高最大;当强轴方向选取同种支撑布置形式,不同类型时,弱轴方向的抗侧刚度在交叉支撑中提高效果最为明显,其次为单层单斜杆支撑,最小的为跨层单斜杆支撑;当支撑的布置形式相同的情况下,单层单斜杆支撑要比交叉支撑更加经济。