地震作用下钢框架结构的动力性状研究

《地震作用下钢框架结构的动力性状研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、地震作用下钢框架结构的动力性状研究　　摘要：本文首先介绍了钢框架结构的特点和钢框架结构节点的抗震性能，然后分析了钢结构构件延性相互影响效应，最后进行了钢构件延性分级研究。关键词：地震作用；钢框架结构；动力性状中图分类号：TU391文献标识码：A1引言钢材凭借其具有轻质高强和良好的材料性能使得钢结构在建筑结构中逐渐成为最重要的结构形式被广泛的应用在工业与民用建筑中。近年来，国内外发展高强度低合金结构钢的趋势主要有：降低碳含量、降低S、P含量、微合金化和控制轧制四种方式。采用上述几种技术在明显提高钢材的可焊性、韧性和塑性同时还能够保证钢材的强度。业内专家也指出，增强房屋建筑

2、的抗震设防能力的同时发展钢结构在建筑领域的应用的前提是应加强高强度钢的开发和生产。钢结构的发展的同时依赖着钢材料的性能的不断提高。我国在90年代以前，钢结构在高层民用建筑中的应用很少。各大、中城市的建设伴随着我国在90年代之后年钢产量的迅速提高，进入了快速发展的阶段。9尽管钢筋混凝土结构因其造价低廉仍成为当前各城市建设应用最多的结构形式；但随着钢结构设计和制造，安装技术的改进，对多、高层建筑来说，二者在今后的差距必将日益缩小。因钢结构具有良好的延展性，能将地震波的能耗抵消掉，同时钢材基本属于各向同性材料，抗拉、抗压、抗剪强度均很高；同时钢材具有良好的塑性性能，所以钢结构

3、也一直被认为是抗震性能最好的结构形式之一。我国钢结构近年来的发展有如下几个特点：轻钢结构发展最快，大跨度钢结构在公共场馆建筑中应用广泛，多、高层钢结构近年来发展迅速，同时钢结构住宅建筑也在起步。地震是人类面临的最严峻的自然灾害之一。每一次的强烈地震都会对社会财富造成极大的破坏，并带来人员的重大伤亡损失，由于地震属于自然灾害，即使做出了地震预报，避免人员的伤亡损失，但很难避免地震对建筑物造成的破坏，会极大影响人们的生活质量，导致社会发展受挫和严重经济损失。所以，如何能够有效的减轻和避免建筑物在地震作用下的破坏，是工程结构抗震的重要研究课题。2钢框架结构的特点在土木结构工程

4、中，目前国内外广泛应用的结构有钢筋混凝土结构和钢结构。与钢筋混凝土结构相比，钢的强度高，塑性、韧性好，重量轻，工业化程度高，适宜在动力荷载下工作。因此，对于地震多发的我国来说，采用钢结构较为有利。钢结构和其他材料的结构相比有如下的特点：9(1)建筑钢材强度高，塑性韧性好强度高，适用于建筑跨度大、高度高、承载重的结构。塑性好、韧性好适宜在动力荷载下工作。(2)钢结构的重量轻钢材容重大，强度高，做成的结构比较轻，可减轻基础的负荷，降低地基、基础的造价，同时还方便运输和吊装。(3)材质均匀和力学计算的假定比较符合钢材由于冶炼和轧制过程科学的控制，其组织比较均匀，接近各向同性，

5、为理想的弹性一塑性体。(4)钢结构的密封性较好钢结构的钢材和连接的水密性和气密性较好，适宜于做要求密闭的板壳结构。(5)钢结构制作简便，施工工期短钢结构构件一般是在金属结构厂制作，施工机械化，准确度高和精度皆很高。3钢框架结构节点的抗震性能研究任何结构体系都是构件通过节点连接在一起形成结构体来承受力的。钢结构设计中要求“强节点弱构件”，即指节点的承载力应高于连接构件，因节点失效意味着与之相连的梁与柱都失效。9对节点抗震性能的模拟采用的通常方法是施加反复荷载进行循环往复加载的方法，通过有限元模拟得到滞回曲线（即荷载-位移曲线，Hystereticcurve）对节点进行分析

6、，通过滞回曲线的饱满程度，来判断节点耗能能力的好坏。采用直接施加地震波加速度数据的方法，用与实际情况更为接近的方法模拟节点在地震作用下的受力情况。在分析过程中，对梁柱连接点的各部分构件（包括梁的上下翼缘，上下盖板，连接板及腹板）分别分析其等效应力云图和位移云图。由于地震加速度数据的离散性，这种方法更直观的分析各部分构件在同一地震加速度下的应力最大值区域及变形最大处。根据结果分析得到节点的薄弱区，并针对薄弱位置采取加强措施。钢框架模型结构中对梁柱节点采取刚性连接节点应具有足够的刚性，能使所连构件间的夹角在达到承载力之前，实际夹角不变的接头，连接的极限承载力不低于被连接构件

7、的屈服承载力。结构中的梁柱连接采用栓焊混合连接节点，即仅梁的上下翼缘采用坡口全熔透焊缝与柱相连，腹板用高强螺栓与柱连接。为防止主梁产生扭矩主次梁链接节点一般采取铰接的连接方式。4钢结构构件延性相互影响效应9结构在破坏前无明显的塑性发展，我们称之为脆性破坏；结构在经历了较大的塑性发展阶段后才破坏，我们称之为延性破坏。结构延性是衡量结构承受塑性变形能力的重要指标，所以提高结构延性能力的发挥是结构抗震设计中重要而有效的手段。结构在脆性破坏情况下，延性和刚度往往决定着结构在强烈地震作用下的弹塑性反应行为。结构在地震中的延性发挥能力一直是抗震领域中