论文部分内容阅读
低屈服点钢的力学特点是屈服强度低且相对稳定,屈强比较小,具有良好的抗低周疲劳性能,伸长率大。其塑性变形能力较强,在进入塑性状态后具有良好的滞回特性,并在弹塑性滞回变形过程中能吸收大量的能量。偏心支撑在小震作用下能提供足够的弹性刚度满足层间侧移限值要求;大震作用下通过耗能梁的剪切屈服或弯曲屈服耗散大量的地震能量,提供足够的延性保证结构不倒塌,从而有效的保护框架主体结构的安全。本文通过查阅相关文献,对低屈服点耗能梁段偏心支撑进行了研究,主要研究成果如下:(1)通过材料拉伸试验得到低屈服点钢材的本构关系和相应的力学性能。通过查阅相关文献及课题组对低屈服点耗能梁段偏心支撑的抗震性能研究,并结合我国的《建筑抗震设计规范》附录M中结构构件实现抗震性能要求的层间位移参考示例,在大量模型试算的基础上,对低屈服点耗能梁段偏心支撑的各性能指标进行了具体的量化。(2)给出了低屈服点耗能梁段偏心支撑考虑高阶振型的基于位移的抗震性能设计方法。首先通过SAP2000软件对结构进行自由振动分析,得到前三阶振型的弹性自振周期及相应的振型值;然后根据各振型的自振周期,由规范标准加速度反应谱导出单自由度体系的等效位移,接着由等效原理反推出结构各振型的弹性位移,振型组合后得到结构的位移曲线;再由与性能水平相应的结构层间侧移角限值确定结构各振型目标侧移,对其分别进行分析计算,振型组合求得结构层间剪力。最终实现低屈服点耗能梁段偏心支撑考虑高阶振型影响的基于位移的抗震设计。(3)结合国内外相关研究和文献,对耗能梁的剪切塑性铰进行了一些研究。针对有限元软件SAP2000中默认的剪切塑性铰,给出力-位移关系的修正参数;在课题组对低屈服点耗能梁的参数分析的基础上对低屈服点耗能梁进行设计。(4)基于低屈服点耗能梁段偏心支撑考虑高阶振型的基于位移的抗震设计方法,详细地给出了15层低屈服点耗能梁段偏心支撑四种不同性能水平的设计过程,并用能力谱法和非线性动力时程分析对结构进行了性能评估。在性能1下,对结构安全性要求最高,在三种地震水平下均处于弹性阶段;在性能2下,结构在小震、中震下处于弹性阶段,大震下低屈服点耗能梁屈服耗能;在性能3、性能4下,结构在小震下处于弹性阶段;在中震、大震下,低屈服点耗能梁段随着地震水平的提高而不断地屈服耗能,框架始终处于弹性阶段,这说明低屈服点耗能梁在地震作用下发挥了良好的耗能作用,证明了低屈服点耗能梁段偏心支撑结构良好的抗震性能。