支撑框架结构梁柱节点连接方式对抗震性能的影响分析

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钢结构因其卓越的性能而被广泛用于工业、民用建筑、构筑物中,而梁柱铰接连接又因其施工简单、快捷而被大量采用。在梁柱铰接框架中,为解决侧向刚度不足等问题而需要布置支撑以提高整体结构的刚度。在人们的主观意识中,都直观的觉得梁柱节点刚接连接的抗侧刚度大于铰接的,带支撑的大于不带支撑的;同时,也直观的认为侧向刚度大的结构其基底剪力等力响应会更大。但对节点刚度及支撑对框架抗侧刚度的贡献的分析做的还较少,同时对支撑-铰接框架结构的整体抗震性能的研究做的也不够深入。为了进一步研究支撑-框架结构的抗震性能,本文主要做了以下几方面的工作:首先,对梁柱节点连接刚度对框架抗侧刚度的影响及支撑对框架抗侧刚度的贡献进行了理论推导;同时,根据计算长度法,对刚接、铰接连接形式下柱的计算长度公式进行推导。从原理上解释节点刚度及支撑布置对框架抗侧刚度的影响。其次,分别建立支撑-铰接框架、支撑-刚接框架和纯框架的三层、八层空间模型,并选取具有代表性的横向榀框架,应用有限元分析程序进行静力弹塑性推覆分析。通过分析对比三层和八层结构不同节点连接形式、有无支撑布置情况下的静力弹塑性推覆分析结果,评价节点连接形式及有无支撑布置对框架抗震性能的影响。最后,对三层、八层各分析模型进行模态分析,结果表明支撑有无对整体结构的低阶振型的自振周期影响较大,节点连接刚度的影响较小,二者对高阶振型的影响均较小。运用有限元程序对三层、八层各分析模型进行整体结构下的弹性时程分析和弹塑性时程分析。对比分析了多层、高层不同节点刚度、不同支撑布置框架结构在地震作用下的顶点位移、底部剪力、层间最大剪力、层间最大位移及位移角等力和位移响应,对支撑-铰接框架结构与支撑-刚接框架结构的抗震性能差异给出明确的结果。
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