桁框结构的研究现状分析

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1、術框结构的研究现状分析摘要：为了满足现代建筑物不断增加的高度、跨度以及日趋复杂的使用功能的需求，各类新型结构不断涌现。其中，用钢桁架来代替传统框架结构中的实腹式钢梁（桁架两端与柱刚接）的桁框结构，就是其中一种。本文主要综述了国内外对桁框结构的研究现状，为以后的深入研究提供有益借鉴。关键词：桁框结构延性分类号：G267文献标识码：A文章编号：1、引言框架结构的经济跨度为6~10m，当跨度较大时，如果仍然采用实腹式钢梁显然不经济。桁架结构则是格构化的一种梁式结构，具有跨度大、自重轻等优点，主要应用于大跨度屋盖结构，常见跨度为15~6

2、0m。我们用钢桁架来代替传统框架结构中的实腹式钢梁（桁架两端与柱刚接），从而形成桁框结构。2、国外研究现状1991年美国密歇根大学的Itani和Goel[1]针对普通桁框结构存在的抗震性能不足，首先提出了延性桁框结构（STMF）的设计概念，随后进行了弹塑性动力分析及循环加载试验研究，见图1。研究结果表明：在竖向荷载及有限水平荷作用下，整体结构保持为弹性工作状态；当水平荷载较大时，桁架跨中延性区段的交叉弱腹杆率先发生失稳或屈服，并使延性区段上下弦杆的两端形成四个塑性铰，迗到了耗能的目的。1X型交叉弱腹杆式延性区段图2空腹式延性区段

3、1994年Basha和Goel[2]提出了在桁架跨中设置空腹式延性区段，即将跨中一个节间的斜腹杆全部去掉，见图2。循环加载试验结果表明，延性区段塑性铰的数量仍是四个，滞回曲线非常稳定饱满，没有捏拢现象；桁架的非线性变形仅限于发生在延性区段内，其他区段的杆件及桁架与柱的节点都保持为弹性。空腹式延性区段的优点是简化了延性区段的杆件及节点设计，也无需特殊处理。该研究的不足之处是没有考虑竖向荷载的组合作用。1998年Aslani[3]进行了X型交叉弱腹杆式延性桁框结构在竖向及水平荷载共同作用下的抗震性能试验研究和非线性动力分析，并探讨了

4、带楼板桁框结构（按非组合楼板设计）的抗震性能，结果表明：延性桁框结构在强烈地震作用下能够表现出令人满意的耗能能力；在动力荷载作用下，因楼板与桁架弦杆之间无抗剪连接，其组合效用退化很快，并且在几次荷载循环后基本消失，因此可以不考虑楼板与桁架的组合效应。2008年Chao和Goel[4]根据已有的试验和理论分析资料进行了重新研究，认为美国AISC规范公式的计算值偏高，这会导致非延性区段桁架及节点被设计的过于保守。该研究给出了计算X型交叉弱腹杆式及空腹式延性区段极限受剪承载力的新方法。国内研究现状目前国内对于延性桁框结构（STMF）的

5、研究尚未起步，相关文献暂未见到。4、结论我国目前还没有展开多高层桁框结构的研究和应用，因此，基于我国国情，借鉴已有的研究成果，考虑不同延性区段做法及细部构造，在弹塑性范围内对延性桁框结构进行系统全面的抗震性能试验研究和理论分析，提出基于我国抗震设计原则（三水准两阶段）下的技术对策，逐步形成桁框结构的设计理论和计算方法，是解决工程实际问题的迫切需要，也是探索新型抗震结构体系的一个有益尝试。参考文献[1]ItaniA.andGoelS.C.Earthquakeresistantdesignofopenwebframingsystem

6、s[R].ResearchReportNo.UMCE91-21,UniversityofMichigan,DepartmentofCivilandEnvironmentalEngineering,AnnArbor,MI,1991.[2]BashaH.S.andGoelS.C.Seismicresistanttrussmomentframeswithductilevierendeelsegment[R].ResearchReportNo.UMCEE94-29，DepartmentofCivilandEnvironmentalEng

7、ineering,UniversityofMichigan,1994.[1]AslaniH.0.Specialtrussmomentframes(STMF)undercombinedgravityandlateralloads[D].Ph.D.Thesis,DepartmentofCivilandEnvironmentalEngineering,UniversityofMichigan,AnnArbor,MI,1998.[2]ChaoS.HandGoelS.C.Amodifiedequationforexpectedmaximu

8、mshearstrengthofthespecialsegmentfordesignofspecialtrussmomentframes[J].EngineeringJournal,AISC,2008,45(2):117-125.