六边形孔变截面蜂窝梁门式刚架抗震性能研究

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1、六边形孔变截面蜂窝梁门式刚架抗震性能研究StudyonSeismicBehaviorofPortalFramewithHexagonalHoleandVariableCrossSectionCellularBeams研究生：佟蕾指导教师：李庆钢教授贾连光教授学科专业：结构工程二〇一七年四月声明本人声明，所呈交的学位论文是在导师的指导下独立完成的。论文中取得的研究成果除加以标注和致谢的地方外，不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包括本人为获得其它学位而使用过的材料。与我共同工作过的同志对本研究所做的

2、任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。作者签名：日期：年月学位论文版权使用授权书本学位论文作者和指导教师完全了解沈阳建筑大学有关保留、使用学位论文的规定：即学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权沈阳建筑大学（或其授权机构）可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库并通过网络提供检索、浏览。（如作者和导师同意论文交流，请在下方签名；否则视为不同意。）作者和导师同意网上交流的时间为作者获得学位后：不限□半年□一年□一年半□两年□作者签名：导师签名：日

3、期：年月日期：年月硕士研究生学位论文摘要I摘要蜂窝构件门式刚架是一种新型的轻钢结构形式，在国内外大跨度轻型钢结构工程中的应用逐渐增多。但是，国内外对于这种结构体系的抗震设计理论和设计方法研究相对较少，现有的设计理论不能完全真实反映结构在地震作用下受力的全过程和破坏模式，限制了该结构形式的应用和推广。因此，蜂窝构件门式刚架结构在地震作用下的受力性能已成为一个亟待解决的课题。本文以正六边形孔变截面蜂窝梁门式刚架结构为研究对象，通过结构静力承载力和变形分析，确定蜂窝梁和实腹柱的截面尺寸。通过理论分析和数值模拟，

4、研究结构的抗震性能。建立已有试验的蜂窝式钢框架结构有限元模型，并与试验结果进行对比分析，验证模型中参数设置的合理性，为蜂窝梁门式刚架结构抗震性能分析奠定基础。对结构模型进行单调静力加载分析及低周往复荷载模拟分析，获得开孔率、近柱梁端第一孔到柱边距离对结构屈服荷载、屈服位移、滞回曲线、骨架曲线、延性、耗能能力等抗震性能的影响及变截面蜂窝梁塑性铰产生机理和破坏形式。对六边形孔变截面蜂窝梁门式刚架结构进行模态分析及动力弹塑性时程分析，研究开孔率及近柱梁端第一孔到柱边距离对结构自振特性的影响；研究结构在不同地震动

5、下结构柱顶、屋脊和基底的动力响应，分析不同地震波作用下，开孔率及近柱梁端第一孔到柱边距离对该结构动力特性的影响规律；了解结构在不同地震烈度、不同地震动下的动力响应以及近柱梁端开孔处的应力状态；与实腹变截面门式刚架结构在相同工况下的动力响应进行对比分析；采用底部剪力法计算在8度多遇地震工况下结构的水平地震作用与时程分析法得到的结果对比。研究结果表明：不同参数下刚架的破坏模式基本一致，为在变截面蜂窝梁上形成3个“塑性铰”的机构；与实腹门式刚架相比，蜂窝梁门式刚架有效将塑性铰从梁柱节点转移至蜂窝孔处，塑性铰形成

6、，结构延性增强，但耗能能力下降，且蜂窝梁门式刚架的延性和耗能能力优于实腹门式刚架；开孔率对结构抗震性能的影响较明显；同一参数对结构在不同地震波作用下的动力响应的影响规律有所不同，说明地震波的频谱特性对结构动力反应影响较大；同一工况下，实腹门式刚架柱顶、屋脊加速度最大值和刚架基底剪力最大值均大于蜂窝梁门式刚架；在多遇地震作用工况下，时程分析法的计算结果满足现行抗震规范要求。关键词：门式刚架；蜂窝梁；抗震性能；破坏机理；动力时程分析II摘要硕士研究生学位论文硕士研究生学位论文摘要IIIAbstractAsan

7、ewtypeoflightsteelstructure,thehoneycombportalframeisgraduallyincreasinginthedomesticandinternationallightsteelstructureprojects.However,therearerelativelyfewstudiesontheseismicdesigntheoryanddesignmethodforthiskindofstructuralsystemathomeandabroad.Theexi

8、stingdesigntheorycannotfullyreflectthewholeprocessofthestructureunderearthquakeaction,whichlimitstheapplicationandpopularizationofthestructure.Therefore,themechanicalperformanceofthehoneycombportalframeundertheactio