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1、3K型偏心支撑钢框架耗能梁段长度探讨郭秉山庄晓勇(西安科技大学建筑与土木工程学院西安710054)摘要:通过对具有不同耗能梁段长度的K型偏心支撑钢框架的滞回性能与耗能梁段的耗能性能进行非线性有限元分析结果表明:随着耗能梁段长度的增加,K型偏心支撑钢框架的强度、刚度、延性和耗能性能均产生了不同程度的退化现象;耗能梁段越短,其塑性变形越大,由此而导致耗能梁段过早塑性破坏的可能性也就越大,而耗能梁段过长则抗震性能较差。最后,根据有限元模拟结果对耗能梁段的长度提出了设计建议。关键词:偏心支撑有限元钢框架DISCUSSIONONLE
2、NGTHOFLINKBEAMOFKSHAPEECCENTRICALLYBRACEDSTEELFRAMESGuoBingshanZhuangXiaoyong(CollegeofArchitectureandCivilEngineering,Xi’anUniversityofScienceandTechnologyXi’an710054)Abstract:ItwasperformednonlinearfiniteelementanalysisforKshapeeccentricallybracedsteelframesondi
3、fferentlengthoflinkbeam.Analysisindicatesthatthestrength,rigidity,ductilityandenergy2dissipationperformanceofKshapeeccentricallybracedsteelframesdeterioratedifferentlywiththelengthincreaseoflinkbeam.Theshorterthelinkbeamis,thelargerplasticdeformationofit,soitmakes
4、plasticcollapseeasily,whilealonglinkbeamhasapoorcyclicbehavior.Attheendofthispaper,suggestionsondesignofthelengthoflinkbeambasedonfiniteelementsimulationresultsarepresented.Keywords:eccentricallybracedsteelframesfiniteelementsteelframe支撑偏离梁柱节点的偏心支撑钢框架是近20年发展起寸分别为:
5、350mm×200mm×10mm×16mm、450mm×300mm×来的抗震结构,其主要是通过耗能梁段的非弹性剪弯变形来12mm×20mm、300mm×200mm×6mm×10mm。根据文献[4],[1]耗散输入结构的地震能量,而耗能梁段长度的取值又直接模型KEEL1～KEEL4为剪切屈服型耗能梁段,KEEL5～KEEL7关系到耗能梁段的变形形态和耗能性能,故对偏心支撑钢框则为弯曲屈服型耗能梁段。本文所设计的7种模型除耗能架的受力性能具有较大的影响。目前我国对偏心支撑钢框梁段的长度e和加劲肋的设置不同外,其余参数均保持不架
6、所取得的科研成果绝大多数是通过试验研究得到的,但是变。以上模型屈服类型及耗能梁段的长度如表1所示。受试验手段的限制,耗能梁段中的应力分布和破坏发展情况112单元选取和模型建立不易有效跟踪。而且国内外大部分的理论与试验研究都是模型中所有构件均采用八节点实体单元SOLID45进行[2,3]划分。考虑到耗能梁段在受力过程中会产生较大的塑性变将耗能梁段作为一个独立的构件进行研究,这与耗能梁段在结构中的实际受力情况有一定的差异。因此,从框架的形,因而对耗能梁段及其附近区域进行了局部网格加密。偏整体抗震性能出发,深入研究耗能梁段的长度
7、对K型偏心支心支撑钢框架的模型尺寸和有限元模型如图1所示。撑钢框架整体抗震性能的影响,以更好地协调结构的承载113材料模型的确定力、刚度和延性这三者的关系,对于指导设计工作具有十分梁、柱和支撑均采用Q235钢,钢材的弹性模量E=5重要的现实意义。2106×10MPa,泊松比μ=013。本构关系单向加载时采用VonMises多线性等向强化的三折线模型,而循环加载则采用1有限元模型的建立能够考虑在循环荷载作用下钢材Bauschinger效应的多线性为了深入分析不同耗能梁段长度偏心支撑钢框架的受力随动强化的三折线模型,钢材的屈服
8、应力σy、极限应力σu和性能,本文依据现行规范[4,5]设计了7种模型,采用大型商用破坏时的应力σst及其所对应的应变值如表2所示。有限元软件ANSYS对其受力性能进行了非线性有限元模拟。111模型的几何尺寸3陕西省教育厅专项科研计划项目(04JK223)。模型取常用民用建筑层高、柱网跨度、梁柱断面尺寸
