钢结构的延性和抗震设计理论

目前的结构抗震设计方法国内外存在巨大差距，对结构影响系数应该包含哪些因素，如何将结构影响系数合理地与随后具体的构件设计相联系，国内外均还没有统一思想，系统化的抗震设计理论还有待完善。本项目对钢结构和钢构件的延性、滞回曲线进行归纳总结和补充的试验和理论研究，研究钢结构的弹塑性动力学，探讨延性、阻尼、后期刚度、耗能能力、滞回曲线形状、超强、二阶效应等因素在各经典动力荷载下对结构弹塑性动力响应的影响。通过地震作用下单自由度和多自由度体系的弹塑性时程反应分析，对计算地震力采用的结构影响系数进行计算，并进行统计规律研究，通过可靠度分析，提出与荷载分项系数配套的结构影响系数。提出面向地震力计算和抗震设计的抗侧力体系、构件、连接节点和截面的分类体系，并与结构影响系数相联系。对双重抗侧力结构中支撑架采用弱剪和强剪的设计方法对结构抗震性能的影响进行分析，提出不同抗震抗侧力支撑架宜采用的设计措施

对冲击和简谐荷载作用下单自由度体系动力响应进行了研究，分析了弹性、安定、塑性荷载下四种滞回模型的能量和位移反应，考察了阻尼、耗能能力和二阶效应的影响。.　　对四类场地370条地震波下的弹塑性单和多自由度体系进行分析，获得了不同延性、双周期标准化的地震力调整系数谱，得到了多自由度修正、阻尼比修正系数谱、弹塑性动力放大系数谱、二阶效应放大系数谱、弹塑性位移放大系数谱。考虑承载力退化的双周期标准化地震力调整系数谱，提出与退化体系等效的理想弹塑性模型，得到了双重抗侧力SDOF体系的地震力调整系数和动力放大系数谱。.　　对悬臂柱和三杆框架进行了推覆分析，考察其曲率延性和位移延性关系，提出了两者之间的关系曲线。.　　对弹塑性压杆、压弯杆的荷载与变形关系进行了研究；构造了荷载—位移关系的表达式。分析了三种支撑截面构件的延性，对延性与长细比的关系进行了拟合。.　　分析了横梁加强和未加强人字支撑对、交叉支撑对的抗侧承载力及超强系数，拟合了公式。考察了三种支撑对的压撑和拉撑各自的抗侧力变化过程。.　　推导了单层框架弹塑性阶段的抗侧力-侧移曲线关系，发现竖向荷载使得框架的抗侧力性能分为三个近似线性的阶段，提出了三个阶段的抗侧力性能计算式。. 研究了框架与三种支撑架在弹塑性阶段如何协调共同抵抗地震作用。发现框架与支撑体系的抗侧能力并不是同时达到峰值。除材料超强外，双重抗侧力体系的超强主要来源于压撑屈曲时框架尚未发挥的承载力和受拉支撑拉力的增长潜力，框架极限承载力占基底剪力的份额越大，支撑长细比越大，体系的超强系数越大，抗震性能越好。.　　对五种边界条件的均匀受压矩形板进行非线性分析，得到压力—压缩变形曲线，取承载力下降15%处的变形作为计算板件压缩延性，拟合了公式，可适用于不同屈服强度的钢材。对受弯和压弯状态下的四边简支矩形板以及受弯翼缘板进行弯矩曲率分析，采用曲率定义受弯板件的延性，压弯板件的延性还采用了板件边缘纤维压应变来定义延性。拟合了延性计算公式。对压弯荷载下的工字形和箱形截面进行非线性分析，得到弯矩曲率曲线，采用曲率定义截面延性。对轴压比在0～0.8间的截面了的延性系数进行公式拟合。.　　提出了以结构影响系数的大小来确定截面的分类的概念和方法。根据结构延性反推出对截面的延性要求，利用截面延性系数计算公式推出截面板件宽厚比分界。