基于变截面组合梁和变截面支撑的分离式结构体系抗震性能研究

随着我国国民经济的发展和钢产量的不断攀升，钢结构建筑在我国一些大中型城市中兴起。然而，在近年来的几次大地震中，钢框架结构焊接节点遭受了严重的破坏，同时由于钢框架结构抗侧能力主要取决于梁与柱的抗弯能力，因此表现出抗侧刚度小、材料的利用效率低等问题。提高钢结构建筑的抗震能力及整体经济性能，改善结构体系是最直接、最有效的措施。因此，针对钢结构建筑结构体系的研究具有极其重要的意义。根据对多高层钢结构建筑的受力特点分析，本项目提出基于变截面组合梁和变截面支撑的分离式结构体系。该体系具有抗震性能好、经济性好和设计计算简单等优点。采用数值分析和试验方法相结合，研究变截面组合梁和变截面支撑的受力性能，开发完善的针对于分离式结构抗力体系的有限元分析和设计平台，研究不同分离式结构抗力体系的静力和抗震性能。本项目的研究对于提高多高层钢结构建筑的抗震能力和经济性、减轻地震灾害具有重要的理论意义

随着我国国民经济的发展和钢产量的不断攀升，钢结构建筑在我国一些大中型城市中兴起。提高钢结构建筑的抗震能力及整体经济性能，改善结构体系是最直接、最有效的措施。根据对多高层钢结构建筑的受力特点分析，本项目提出基于变截面组合梁和变截面支撑的分离式结构体系。该体系具有抗震性能好、经济性好和设计计算简单等优点。本项目的研究对于提高多高层钢结构建筑的抗震能力和经济性、减轻地震灾害具有重要的理论意义和实用价值。.采用数值分析和试验方法相结合，研究了单向和循环往复荷载作用下变截面支撑的受力性能，研究了截面形式、楔率和长细比对变截面支撑稳定性和滞回性能的影响。通过引入等效惯性矩和等效计算长度系数，将变截面支撑等效为等截面支撑，推导并拟合出求解等效计算长度系数的实用公式。在大量算例分析的基础上，给出了验算变截面支撑整体稳定的实用方法。研究结果表明在变截面支撑两端截面不变的情况下，随着楔率增大，稳定承载力明显提高，而且下降段更平缓，支撑滞回曲线趋于饱满，支撑耗能能力增强，变截面支撑的稳定性优于等截面的情况。.利用ANSYS软件建立了变截面组合梁的有限元模型，对变截面组合梁进行受力分析，研究不同跨度、不同荷载作用形式、不同变截面形式、不同变截面楔率下的刚度及承载力。结果表明：与纯钢梁及普通组合梁相比，变截面组合梁中钢梁的塑性区域较大，充分利用了材料的强度，具有较好的经济性；变截面组合梁与相同用钢量的等截面组合梁相比，刚度和极限承载力均有了显著的提高；变截面组合梁的刚度和承载力具有一定的规律，可按本项目给出的简化计算方法进行计算。.通过对两个铰接钢框架-内填梯形压型钢板墙、一个铰接钢框架-内填波纹形压型钢板墙和一个半刚性钢框架-内填梯形压型钢板墙的低周往复水平加载试验研究，表明压型钢板墙具有良好的延性和稳定的滞回性能。.采用试验、时程分析、Push-Over和MPA方法对不同的分离式结构体系的抗震性能进行了研究，研究结果表明：分离式结构体系顶点位移、层间位移角较刚接钢框架小很多，且层间位移角包络图平缓。分离式结构体系梁中部弯矩变化曲线平稳，不受水平地震力影响。在相同荷载、截面、地震作用下，分离式结构体系能明显提高梁承载能力，减小梁截面内应力变化峰值，提高构件疲劳强度。分离式结构体系降低了柱内弯矩，从而降低了截面内峰值应力，使应力变化更为缓和，提高了体系的抗震能力。