学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

新型八字形钢支撑结构设计与抗震性能分析

作　者: 刘岩
导　师: 赵赤云
学　校: 北京建筑工程学院
专　业: 结构工程
关键词: 不承受竖向荷载八字形支撑设计抗震性能 ANSYS有限元分析
分类号: TU391
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
下　载: 54次
引　用: 1次
阅　读: 论文下载

内容摘要

钢框架结构引入支撑后，抗侧刚度大大提高，但是在竖向荷载作用下，梁柱的压弯变形，导致支撑杆承受压力，该压力甚至可以达到支撑总压力的70%，这样支撑的大部分强度和刚度被竖向荷载消耗掉了。而设置支撑的目的是为了抵抗水平荷载，支撑没有完全发挥它应有的作用。在实际工程中，是通过改变施工顺序，在主体结构封顶后再来安装支撑来避免竖向荷载的影响。但是因此延长了工期，由于没有塔吊，给支撑施工带来了不便，且仍然不能消除竖向使用荷载对支撑产生的压力。本文通过改进支撑与梁连接处节点的设计提出了一种新型不承受竖向荷载的钢八字形支撑体系（简称新体系）。新体系通过在支撑牛腿与钢梁之间和钢梁牛腿与支撑肩梁之间预留足够的间隙，以及支撑牛腿与钢梁牛腿高强螺栓连接处长螺栓孔的设置，实现钢框架和支撑在竖向上变形独立，即支撑不承受竖向荷载；通过支撑牛腿与梁牛腿水平方向的接触挤紧，传递水平力。由于支撑抗侧刚度远大于框架抗侧刚度，这样，新体系基本实现了竖向荷载由框架承受，水平荷载由支撑承受。本文对八字形新体系进行了试验方案设计，并利用有限元软件ANSYS对新体系试验方案做了三维的弹塑性的工作机理分析和抗震性能分析。得到了在正常使用弹性阶段、梁截面开始屈服、梁中出现塑性铰及极限荷载等不同的竖向荷载作用下以及在弹性阶段和梁截面开始屈服等不同水平荷载作用下各构件、接触面和螺栓等的受力分析结果，表明新体系很好的实现了设计意图。分析了在水平往复水平荷载作用下新体系结构的滞回曲线、骨架曲线和耗能系数，滞回曲线呈现梭形，表明新体系延性好，承载力高，耗能能力强，具有优良的抗震性能。本文还选择一个位于8度设防区的18层的钢框架支撑结构工程实例，通过对新体系和传统体系的对比分析，表明了新体系可以节省钢材。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-11
第1章绪论  11-21
  1.1 引言  11-12
  1.2 钢框架支撑抗侧力体系研究现状  12-16
    1.2.1 钢框架中心支撑结构体系  12-13
    1.2.2 钢框架偏心支撑结构体系  13-14
    1.2.3 钢框架防屈曲支撑结构体系  14-15
    1.2.4 现有钢框架支撑抗侧力体系的不足  15-16
  1.3 本文的研究内容和研究方法  16-19
    1.3.1 新型不承受竖向荷载的钢框架支撑结构的提出  16-17
    1.3.2 新型不承受竖向荷载的钢框架支撑结构的构造  17-18
    1.3.3 新型不承受竖向荷载的钢框架支撑结构的研究方法  18-19
  1.4 新体系的研究意义和发展前景  19-21
    1.4.1 新型不承受竖向荷载的钢框架支撑结构体系的研究意义  19-20
    1.4.2 新型不承受竖向荷载的钢框架支撑结构体系的发展前景  20-21
第2章新型八字形钢框架支撑结构的设计  21-37
  2.1 新体系设计条件及设计方案简介  21-22
    2.1.1 设计条件  21
    2.1.2 设计方案简介  21-22
  2.2 各个构件的设计  22-36
    2.2.1 支撑的设计  22-24
    2.2.2 螺栓的设计  24-26
    2.2.3 支撑牛腿和钢梁牛腿的设计  26-27
    2.2.4 与支撑直接连接的钢梁的设计  27-30
    2.2.5 与支撑直接连接的钢柱的设计  30-32
    2.2.6 梁柱节点域的验算  32-34
    2.2.7 确定长圆螺栓孔的尺寸及支撑牛腿和钢梁之间的间隙  34-35
    2.2.8 加劲肋的设计  35
    2.2.9 连接的设计  35-36
  2.3 本章小结  36-37
第3章新型八字形钢框架支撑结构的试验方案设计  37-50
  3.1 试验前的理论分析  37-42
    3.1.1 支撑的水平位移计算  37
    3.1.2 反算各个构件的承载力  37-40
    3.1.3 新体系在多遇地震作用下的内力及位移计算  40-42
  3.2 试验前的准备工作  42-46
    3.2.1 柱脚的设计  42-43
    3.2.2 与钢柱连接的地梁的设计  43-44
    3.2.3 试验支架的设计  44-46
    3.2.4 钢梁牛腿和支撑牛腿接触面之间的处理  46
  3.3 试验方法的确定  46-49
    3.3.1 试验加载制度  46-48
    3.3.2 试验测点的布置  48-49
  3.4 本章小结  49-50
第4章新型八字形钢框架支撑结构的有限元分析  50-75
  4.1 有限元模型的建立  50-57
    4.1.1 几何模型介绍  50-51
    4.1.2 材料特性介绍  51-52
    4.1.3 分析单元的选择  52-53
    4.1.4 划分网格  53-54
    4.1.5 定义接触对  54-56
    4.1.6 螺栓加预紧力  56-57
  4.2 新型八字形钢支撑结构工作机理的有限元分析  57-68
    4.2.1 新体系单独在竖向荷载下的分析  57-64
    4.2.2 新体系单独在水平荷载下的分析  64-68
  4.3 新型八字形钢支撑结构的抗震性能分析  68-73
    4.3.1 加载制度  68-69
    4.3.2 内力及位移分析  69-70
    4.3.3 滞回曲线  70-72
    4.3.4 耗能分析  72-73
  4.4 本章小结  73-75
第5章 18 层新体系工程实例的有限元分析  75-83
  5.1 工程介绍  75-76
  5.2 分析思路  76-78
  5.3 18 层钢结构工程实例分析  78-82
  5.4 本章小结  82-83
第6章结论与下一步工作  83-85
  6.1 结论  83-84
  6.2 下一步工作  84-85
参考文献  85-88
致谢  88

新型八字形钢支撑结构设计与抗震性能分析

内容摘要

全文目录

相似论文