多高层高强钢组合Y形偏心支撑钢框架抗震性能研究

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1、分类号ＴＵ３９１学号１２０１１４００２０鐵妥處紇新技太營学位论文多高层高强钢组合Ｙ形偏心支撑钢框架抗震性能研究作者王凤指导教师姓名苏明周教授申请学位级别博士专业名称结构工程论文提交日期２０１６．０４论立答辩日期２０１６．０６学位授予单位岛妥達疫斜妓太營答辩委员会主席评阅人声明本人郑重声明我所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研宄工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中已经标明引用的内容外，本论文不包含其他个人或集体已经发表或撰写过的研宂成果，也不包含本人或其他人在其它单位已申

2、请学位或为其它用途使用过的成果一同工作的同志对本研宄所做的所有贡献均己在论文中作。与我了明确的说明并表示了致谢。申请学位论文与资料若有不实之处一，本人承担切相关责任。２论文作者签名：日期么＃：关于学位论文使用授权的说明本人完全了解西安建筑科技大学有关保留、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学位论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅；学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或者其它复制手段保存学位论文。（保密的论文在论文解密后应遵守此规定）论文作者签名：指导教师签名：

3、日期本人授权中国学术期刊（光盘版）杂志社、中国科学技术信息研究所等单位将本学位论录＆”文收到有关学位论文数据库之中，并通过网络向社会公众提供信息服务。＿一年因某种特殊原因需要延迟发布学位论文电子版，同意在／两年／三年以后，在网络上全文发布。（此声明处不勾选的，默认为即时公开）论文作者签名：指导教师签名：日期：ｎ西安建筑科技大学博士学位论文多高层高强钢组合Y形偏心支撑钢框架抗震性能研究专业：结构工程博士生：王凤指导教师：苏明周教授摘要将高强钢强度高、节约材料的优点与偏心支撑框架结构耗能连梁优良的非弹性耗能特性相结合，形成高强钢组合偏

4、心支撑钢框架结构体系，其中框架梁、柱构件采用屈服强度较高的钢材，耗能连梁采用屈服强度较低的普通钢材，设计时要求在大震作用下耗能连梁完全进入弹塑性状态耗能，而框架梁、柱仍处于弹性状态或发展部分塑性，继续承担荷载。将高强钢组合偏心支撑钢框架结构中的耗能连梁、支撑体系按倒Y形布置，使得耗能连梁与框架梁相互垂直，在结构设计时可以仅通过改变耗能连梁的截面尺寸和长度优化整体结构受力，不受横梁截面尺寸限制，且在耗能变形过程中对横梁的影响较小，震后易于更换。对高强钢组合Y形偏心支撑钢框架结构抗震性能的研究有助于推广高强钢在我国抗震设防地区的应用。本文的主要研究工作和结论如下

5、：（1）对1:2缩尺比例的三层单跨两榀高强钢组合Y形偏心支撑钢框架整体试件进行了低周反复加载试验研究，试验采用三质点倒三角形比例加载，从结构的承载能力、刚度退化、位移延性、耗能能力、破坏模式及耗能连梁转动能力等方面评价了结构的抗震性能。结果表明：高强钢组合Y形偏心支撑结构具有较高的承载能力、较好的位移延性和耗能能力，屈服强度较低的耗能连梁的弹塑性变形耗散了大部分地震能量，而高强钢非耗能构件基本处于弹性受力状态，保证了极限状态下结构的完整性。（2）合理验证有限元建模过程的基础上，建立了3层试验试件原型结构及10层、15层单跨高强钢组合Y形偏心支撑钢框架的有限元

6、精细分析模型。通过变化模型的耗能连梁长度，对比分析各模型在倒三角形循环荷载作用下的受力性能，建议高强钢组合Y形偏心支撑钢框架耗能连梁长度的最优取值范围在0.9~1.2MP/VP之间。通过定义不同的耗能连梁腹板高厚比、翼缘宽厚比，并同时考虑耗能连梁长度的影响，设计了不同系列的参数模型，对比各系列模型的滞回性能，建议高强钢组合Y形偏心支撑钢框架耗能连梁腹板高厚比不宜大于72235/fy，西安建筑科技大学博士学位论文并建议耗能连梁翼缘外伸部分宽厚比不宜大于13235/fy。（3）建立了高强钢组合Y形偏心支撑钢框架的简化分析模型，采用ABAQUS软件中四节点减缩积分

7、壳单元（S4R）对耗能连梁、楼板进行模拟，采用线性的Timoshenko剪切梁单元（B31）对框架梁、框架柱、支撑构件进行模拟，将分析结果与试验结果进行对比。结果表明：该简化分析模型能较准确模拟结构的抗侧刚度、延性性能和变形分布，有效预测结构的非线性性能，但对结构承载能力的计算结果有所偏差，但误差不大，为后续研究奠定基础。（4）基于简化分析模型及建议的耗能连梁几何尺寸的合理范围，建立了10层、15层、20层高强钢组合Y形偏心支撑钢框架整体算例模型，分析了模型在倒三角形循环荷载作用下的滞回性能，给出了算例各榀框架在弹性阶段、显著屈服阶段和破坏阶段的层剪力分布形

8、式，以及纯框架结构在弹性阶段、显著屈服阶段和破坏阶段