钢管桁架结构中相贯节点地震易损性研究

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1、钢管桁架结构中相贯节点地震易损性研究ResearchonSeismicFragilityofTubularJointinSteelTubeTrussStructure国家杰出青年科学基金项目（51525803）国家自然科学基金青年项目（51308386）天津市科技重大专项与工程项目（16ZXCXSF00120）学科专业：土木工程作者姓名：吴凡指导教师：韩庆华教授天津大学建筑工程学院二零一七年十一月摘要钢管桁架结构具有力学性能好、外形美观的特点，在大跨建筑钢结构中得到广泛应用。不同于其他类型的大跨建筑钢结构形式，钢管桁架结构中相贯节点具有杆件和节点设计独立性减小的特点，因此，相贯节点作为钢管

2、桁架结构的关键部位，把握该类节点的滞回性能对于保证整体结构抗震安全性具有重要的意义。由于地震作用与结构响应具有较大的随机性，传统的结构确定性分析不能全面判定结构的抗震性能，地震易损性分析是地震安全评定中的重要内容之一，可以预测结构在遭受不同强度的地震作用时发生各种程度破坏的概率。目前结构的地震易损性分析多集中在多高层混凝土结构与桥梁中，而钢管桁架结构的地震易损性分析开展较少且大多数研究是从结构整体出发，从局部开展的地震易损性分析较少，有必要从上述两个角度开展研究。本文提出了平面钢管桁架结构中T型相贯节点的地震易损性评价指标，建立相贯节点精细化模型进行数值分析，完善了评价体系。选取桁架结构中

3、挠度较大处节点作为非线性节点，以非线性节点数量为参数建立等效非线性分析模型，使用Monte-Carlo法对桁架结构进行地震易损性分析，得到了不同情况下的地震易损性曲线。本文主要结论如下所述：（1）针对平面桁架结构中杆件承受轴力为主的特点，采用相贯节点支管与主管相贯面局部变形作为衡量节点破坏程度的参数，建立了平面钢管桁架结构中T型相贯节点发生轻微破坏、中等破坏、严重破坏的地震易损性评价体系，为此类结构的地震易损性评估提供一种新的方式。（2）建立了等效非线性分析模型，该模型能够很好的模拟节点的局部变形，在保证了计算精度的同时，提高了计算效率。使用Monte-Carlo法对桁架结构进行地震易损性

4、分析与评估，结果表明跨中位置节点不同极限状态下的破坏概率均高于边侧位置节点，同时上弦杆与腹杆连接处相贯节点重要性更显著。（3）随着平面桁架结构中非线性节点数量的增加，不同模型的地震易损性曲线并非完全一致，但总体上改变程度较小，曲线形状、趋势基本一致，除个别点外均在较小区间内波动，验证了在平面桁架结构中选取挠度较大处节点进行快速地震易损性分析所得的结果具有较好的参考价值。关键词：钢管桁架结构，T型相贯节点，地震易损性，等效非线性分析模型，易损性指标IABSTRACTSteeltubesbecomemorewidelyusedinlarge-spansteelstructuresduetoth

5、eirgoodmechanicalpropertiesandniceappearance.Unlikeotherlarge-spansteelstructures,thetrussmembersandjointsarenotindependent.Thesteeltubularjointsarekeyareasinthewholestructure.Ifwecangraspthehystereticperformanceofthesteeltubularjoints,itishelpfulforustoguaranteetheseismiccapabilitiesofthewholestr

6、ucture.Duetothegreatrandomcharacteristicoftheearthquakeactionandthestructures,thetraditionalcertainstructuralanalysisseemedinadequate,notwhollyincommandoftheseismicperformance.Seismicfragilityanalysisisoneofthemaincontentoftheearthquakedisasterriskanalysis.Consequently,probabilisticseismicfragilit

7、ystudiescanbevitalinmitigatingriskandachievingreliabledesigns.Whereasmostseismicfragilityanalysishavecenteredonreinforcedconcreteframestructuresandbridgestructures,forthesteeltubetrussstructureastheresearchobject