方钢管混凝土组合异形柱减震结构体系抗震性能研究

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1、方钢管混凝土组合异形柱减震结构体系抗震性能研究StudyonSeismicBehaviorofSpecial-ShapedColumnComposedofConcrete-FilledSquareSteelTubesEnergyDissipationStructure学科专业：土木工程作者姓名：胡相宜指导教师：于敬海天津大学建工学院二零一七年十一月摘要方钢管混凝土组合异形柱（简称SCFST柱）结构体系受抗侧力性能的影响，在高烈度区高层住宅中的应用值得深入研究。将减震技术应用于异形柱结构，对于推广该结构在高烈度区高层住宅建筑中的应用具有重要意义。本文详细阐述

2、了减震控制的基本理论及结构分析方法。在此基础上运用MIDAS、盈建科有限元软件，以实际工程为模型分析了方钢管混凝土组合异形柱框架支撑结构在8度设防地区的抗震性能，包括结构自振周期、层间位移角、构件损伤等。分析表明：该结构在8度设防地区具有良好的抗震性能。依据结构层间位移角、构件轴压比及损伤情况等，建议该结构在8度设防地区使用高度不宜超过50m。利用ABAQUS有限元软件研究了异形柱轴力及横向荷载在各柱肢的分配规律及轴压比、不同横向荷载角度对方钢管混凝土组合异形柱承载能力及破坏特征的影响。分析表明，水平荷载在异形柱各柱肢依据水平荷载作用方向上的刚度进行分配，

3、且荷载作用方向上作用点远端的柱肢先于近端柱肢受力屈服。柱肢间的连接板有效传递了水平荷载，且与水平荷载方向夹角较小的连接板承担较大剪力。异形柱对称轴方向为其刚度最弱方向，其可承受的水平荷载随轴压比增大而减小。进行了一榀方钢管混凝土组合异形柱防屈曲支撑框架的拟静力试验。试验结果表明：试件呈现出防屈曲支撑、钢梁依次出现塑性铰的破坏机制。试件滞回曲线饱满，骨架曲线为S形，且强度和刚度退化不明显，位移延性系数可达3.21。防屈曲支撑滞回曲线饱满，耗能能力强，有效保护了框架结构。有限元分析中试件的破坏机制与试验基本一致，试件的承载力和水平位移略大于试验结果。与异形柱普

4、通支撑框架进行对比分析可知：异形柱防屈曲支撑框架抗震性能明显优于异形柱普通支撑框架。利用MIDAS对异形柱防屈曲支撑框架结构进行分析，结果表明异形柱防屈曲支撑框架结构与异形柱普通支撑框架结构在多遇地震下的受力性能基本相同，但在设防地震及罕遇地震时，防屈曲支撑可有效吸收地震能量，提供较大的附加阻尼，减小结构变形，保护主体结构。关键词：方钢管混凝土组合异形柱，减震，框架，试验，抗震性能ABSTRACTTheapplicationofthespecial-shapedcolumncomposedofconcrete-filledsquaresteeltube(S

5、CFST)systeminhigh-riseresidentialbuildingsinhighintensityareaisworthyoffurtherstudyfortheeffectoflateralresistanceperformance.Therefore,itisofgreatsignificancetostudytheapplicationofdampingtechnologytotheSpecial-shapedColumnComposedofConcrete-filledSquareSteelTubeBracedFramesystem

6、,whichisofgreatsignificancetopromotetheapplicationofthesysteminhigh-riseresidentialbuildingsinhighintensityarea.Inthispaper,thebasictheoryandstructureanalysismethodofdampingcontrolaredescribedindetail.Onthisbasis,theseismicperformanceoftheSCFSTcolumnbracedframesysteminhighintensit

7、yareaisdiscussedbyusingthesoftwareMIDASandYJK.Throughtwokindsofsoftware,theperformanceindexesofnaturalvibrationperiod,storeydisplacementangleandfloorshearforceareanalyzed.Theanalysisshowsthatthestructurehasgoodseismicperformanceintheareaof8degreefortification.Accordingtotheinterla

8、yerdisplacementangle,theaxialcomp