改进型Y型偏心支撑钢框架抗震性能研究

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1、分类号:TU39110710-2015228024专业硕士学位论文改进型Y型偏心支撑钢框架抗震性能研究郭鑫导师姓名职称郑宏教授专业学位类别申请学位级别工程硕士及领域名称建筑与土木工程论文提交日期2018年4月20日论文答辩日期2018年6月1日学位授予单位长安大学StudyonseismicperformanceofimprovedY-typeeccentricallybracedsteelframeADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：GuoXinSupervisor：Prof.ZhengHongChang’anUnivers

2、ity,Xi’an,China摘要Y型偏心支撑钢框架结构中，设计合理的耗能段可以在地震作用下优先屈服，通过非弹性剪切变形进行耗能，因此耗能段连接的完整性是结构整体性能的重要保障。然而许多试验已经证明，在耗能段充分耗能之前，耗能段与框架梁及支持连接处焊缝容易过早发生脆性断裂，导致偏心支撑失去作用，造成结构提前破坏。在美国北岭地震和日本阪神地震之后，一些学者针对梁柱节点焊缝的脆性破坏提出了节点改进形式，常见的改进形式有加强型和削弱型两种。为了改善传统Y型偏心支撑的抗震性能，本文将节点改进措施与Y型偏心支撑钢框架相结合，提出了盖板加强型、肋板加强型、翼缘狗骨削弱型、翼缘开孔削弱型Y型偏心支撑4种形式

3、，采用有限元软件ABAQUS对传统型和改进型Y型偏心支撑进行足尺建模，对比分析两者的荷载-位移曲线、应力云图、应力分布、开裂指数、骨架曲线、刚度退化、位移延性、耗能系数。研究结果表明，4种改进型Y型偏心支撑均能够有效改善结构的应力分布，降低连接处应力和开裂指数，使结构的破坏位移远离焊缝区域，降低焊缝发生脆性断裂破坏的可能，提高结构延性及耗能能力。在上述研究的基础上，提出一种新型改进式Y型偏心支撑，对其在单调及循环荷载作用下进行受力性能分析。分析结果表明，新型改进措施综合效果优于前文的4种形式。之后对改进Y型偏心支撑钢框架结构进行变参数分析，研究盖板厚度、盖板长度、耗能段长度、开孔大小、钢材强度

4、等不同参数对结构抗震性能的影响。对传统Y型偏心支撑钢框架和改进Y型偏心支撑钢框架进行三维空间建模，设计两榀单跨三层Y型偏心支撑，对比分析其在水平单调及循环荷载作用下的抗震性能。模拟结果表明，新型改进形式在空间框架中仍然适用，能够有效改善结构应力分布，保护结构薄弱区域，提高结构延性、耗能系数等抗震指标。关键词：Y型偏心支撑，耗能段，ABAQUS，空间框架，抗震性能IAbstractIntheY-typeeccentricallybracedsteelframestructure,therationallinkcanyieldpriorityunderearthquakeanddissipates

5、eismicenergythroughtheinelasticsheardeformation.Therefore,theintegrityofthelinkisanimportantguaranteefortheoverallperformanceofthestructure.However,manyexperimentshaveshownthattheweldbetweenthelinkandtheframebeamandbetweenthelinkandthebraceispronetobrittlefailureprematurelybeforethelinkdissipatingse

6、ismicenergyfully.Itcausesthebracetoloseitsfunctionandcausethestructuretobedamagedaheadofschedule.AftertheNorthridgeearthquakeandtheKobeearthquakeinJapan,somescholarsputforwardtheimprovedformofjointsforthebrittlefailureofjointweld.Therearetwocommonformsofimprovement:strengtheningandweakening.Inordert

7、oimprovetheseismicperformanceofthetraditionalY-typeeccentricallybracedsteelframe,thejointimprovementmeasuresarecombinedwiththeY-typeeccentricallybracedsteelframeinthispaper.4formsofY-typeeccentrically