屈曲约束支撑钢框架结构体系的抗震性能的研究.pdf

Seismic Behavior of Buckling Restrained Braced Steel Frame Structure System Major ：Structural Engineering Direction of Study：Basic Theory of Structural Engineering Graduate Student ： Xie Ying Supervisor ：Prof. Jiang Hong College of Civil Engineering Guilin University of Technology March,2012 to April,2013 摘要 传统的钢框架结构在强震作用下，具备一定的承载能力。但是，传统钢框架体系由 于没有支撑的存在，无法提供足够的侧向刚度，会发生较大的侧移，无法满足抗震三水 准的要求。为了解决这一问题，通常采用的有效方法之一是在传统钢框架的基础上增加 一定的支撑，构成具有更好抗震性能的钢框架支撑结构体系。 屈曲约束支撑钢框架体系是传统中心支撑框架的一种特殊类型。该结构体系表现出 极佳的承载能力和耗能性能。它在地震作用下，只有屈曲约束支撑进入塑性阶段，进行 耗能，其他结构均能保持弹性状态。在中国台湾和日本，屈曲约束支撑运用广泛。这两 个地区均将屈曲约束支撑看成滞后阻尼，将屈曲约束支撑一框架结构体系按并行系统进 行设计。随着屈曲约束支撑技术的不断发展，最近在美国，它更是被应用于铰接框架， 作为主要的横向刚度和强度提供者。 本文针对以上三个地区屈曲约束支撑钢框架结构的不同特点，分析屈曲约束支撑钢 框架的抗震性能。本课题主要阐述了以下的主要内容： 1、介绍了耗能减震和耗能减震结构的基本内容，重点介绍了屈曲约束支撑和屈曲约 束支撑钢框架的构造和受力特点以及国内外的研究应用情况。 2、本文以典型的多层屈曲约束支撑钢框架为研究对象，屈曲约束支撑水平分摊率β 及框架形式为主要研究参数，通过底部剪力法以及Ai 分布法设计六个分析模型。 3、介绍弹塑性静力分析法，给出弹塑性静力分析公式，采用弹塑性静力分析公式分 析各个设计模型，得出各个模型的层剪力、层间位移及框架塑性铰分布情况。 4、介绍弹塑性动力时程分析法，并用弹塑性动力时程分析法对各个设计模型进行弹 塑性动力时程分析。得出层间位移（明确弯曲变形量以及剪切变形量）及层剪力（明确 支撑分摊的水平剪力量和框架分摊的水平剪力量）。 5、介绍能量分析法的基本原理及分析方法，然后基于能量原理对所设计的屈曲约束 支撑钢框架模型进行分析，明确地震等效作用与屈曲约束支撑水平分摊率β 的关系，建 立地震等效分布与弯曲变形的关系。 6、总结以上分析所得到的结论，并提出不足与发展方向。 研究结果表明：首先，屈曲约束支撑钢框架具有良好的抗震性能。其次，使用底部 剪力法和Ai 分布法可以较为准确的对屈曲约束支撑水平分摊率β 小于60%钢框架结构 体系的受力性能进行很好的评估。而对于屈曲约束支撑水平分摊率β 大于60%钢框架结 构体系的受力性能评估，需要采用比底部剪力法更大的上部水平地震等效作用。 关键词：屈曲约束支撑钢框架结构，底部剪力法，弹塑性静力分析，弹塑性时程分析， 能量分析方法 I Abstract Traditional steel frame structures have enough load carrying capacity under a strong earthquake even without a seismic design. Because of lacking supports, traditional steel frame structures can not afford enough lateral stiffness which will lead to great lateral displac