没有合适的资源?快使用搜索试试~ 我知道了~
资源推荐
资源详情
资源评论
第 40 卷 第 8 期
2014 年 8 月
北 京 工 业 大 学 学 报
JOURNAL OF BEIJING UNIVERSITY OF TECHNOLOGY
Vol. 40 No. 8
Aug. 2014
基于变截面支撑的半刚接钢框架抗震性能
邵永松, 张云龙, 易佳斌
(哈尔滨工业大学 土木工程学院, 黑龙江 哈尔滨摇 150090)
摘摇 要: 为了深入研究钢框架体系抗震性能,基于支撑杆件受力情况以及实际钢结构工程中梁柱节点连接形式,提
出了基于变截面支撑-半刚接钢框架结构体系. 首先,通过拟静力试验加载考察变截面支撑构件的滞回性能;进
而,将试验结果与 ANSYS 有限元分析结果进行对比;最后,通过有限元模拟对结构体系进行时程分析,以考察体系
的抗震性能. 结果表明:变截面支撑的半刚接钢框架体系抗震性能良好.
关键词: 变截面支撑; 半刚接; 拟静力试验; 滞回性能
中图分类号: U 461; TP 308 文献标志码: A 文章编号: 0254 - 0037(2014)08 - 1134 - 10
Seismic Behavior of Semi鄄rigid Connection Steel Frame
Based on Variable Cross鄄Section Braces
SHAO Yong鄄song, ZHANG Yun鄄long,YI Jia鄄bin
(School of Civil Engineering, Harbin Institute of Technology, Harbin 150090, China)
Abstract: To further study the seismic performance of steel frame systems, this paper proposes a variable
cross鄄section鄄based steel frame system with semi鄄rigid connections, which is based on the forces acting on
struts and beam鄄column鄄joint connections in steel structural engineering. First, the hysteretic behavior of
the variable cross鄄section brace was examined by a seudo鄄static test. Second, the loadings of the pseudo鄄
static test were compared with the results of ANSYS finite element analysis. Finally, the seismic
performance of the system was investigated by times鄄history finite element simulation. Results show that
the seismic performance of the variable cross鄄section鄄based steel frame with semi鄄rigid connections
is fine.
Key words: variable cross鄄section brace; semi鄄rigid connections; pseudo鄄static test; hysteretic
behavior
收稿日期: 2013鄄07鄄10
基金项目: 国家自然科学基金资助项目(51008094)
作者简介: 邵永松(1964—),男,教授,博士生导师,主要从事钢结构方面的研究,E鄄mail:shaoys@ hit. edu. cn
摇 摇 钢框架结构体系是指无支撑的纯框架体系,是
钢结构建筑常用的一种形式,但是当建筑高度达到
一定的高度时,其抗侧移刚度、抗震性能等较差,不
能满 足 正 常 使 用, 钢 框 架 破 坏 后 果 严 重. 故
Elchalakani 等
[1]
提出中心支撑- 钢框架结构体系,
该体系是常用的双重抗侧移体系,不仅具有较大的
抗侧移刚度,保证了正常使用要求,而且在常遇地震
作用下能防止非结构构件破坏. 本文在此基础上进
行分析及改进,根据支撑框架体系中的支撑受力情
况以及应力特点,提出截面沿着支撑构件轴向
[2]
均
摇 第 8 期 邵永松, 等: 基于变截面支撑的半刚接钢框架抗震性能
匀变化(中间截面沿构件轴向向两端逐渐变小,符
合应力变化趋势)的变截面支撑构件.
在实际钢结构工程中,梁柱节点连接形式并非
完全刚接和完全铰接,而是介于这两者之间的一种
连接形式,即半刚接
[3]
. 半刚接钢框架梁柱节点采
用高强螺栓连接,不同于刚接的焊接形式,破坏模式
不一样. 刚接不符合抗震要求中的“ 强节点,弱构
件冶的设计理念,容易导致结构在地震作用过程中
整体倒塌,而半刚接能避免此种情况. 半刚接钢框
架节点破坏属于节点非结构构件破坏( 如角钢或者
螺栓等破坏),并且半刚接具有一定的转动能力,能
使结构吸收、消耗更多地震能量.
本文基于 以上分 析结果,提 出 基于变 截 面 支
撑的半刚接钢框架体系,试验设计 12 根变截面支
撑,对其进行拟静力加载,考察 构件的 滞 回性 能,
并利用 ANSYS
[4]
分析构件滞回性能以及该体系的
抗震性能.
1摇 试验概况
1郾 1摇 试件设计
试验共设计 12 个构件分为 4 组,每组 3 个构
件,长度统一为 1 600 mm,钢材采用 Q235 低碳钢,
加工方式为焊接成型,并且实际构件测量尺寸和设
计尺寸吻合较好,在误差允许范围之内.
本文采用公式 姿
eff
=
滋l
I
eff
/ A
0
计算试验构件等
效长细比,描述构件稳定性能. 其中,姿
eff
为构件等
效长细比;滋l 为构件等效长度,l 为构件计算长度,滋
为计算长 度 系 数; I
eff
为 构 件 等 效 截 面 惯 性 矩, 即
I
eff
= I
0
I
1
,I
0
I
1
为支撑试件端部截面惯性矩与中部
截面惯性矩乘积.
楔率是指中部截面与端部截面高度差值和构件
长度的比值,12 根试验构件等效长细比和楔率如表
1 所示. 根据构件截面形状和截面尺寸给所有构件
进行编号,Y 表示构件截面为圆形,F 表示构件截面
为方 形, 12 根 试 验 构 件 的 编 号 分 别 为 Y4050、
Y4060、Y4070,Y5062、Y5075、Y5087,F4050、F4060、
F4070,F5062、F5075、F5087.
试验主要变参数包括:楔率、截面形式、用钢量、
端部截面尺寸,采用单一变量的原则,考察影响参数
对构件破坏模式、滞回性能、耗能性能等的影响,分
析得出相关结论,为设计提供参考.
表 1摇 构件设计参数
Table 1摇 Design parameters of specimens
试件
编号
端部截面/
mm 伊 mm 伊
mm
中部截面/
mm 伊 mm 伊
mm
楔率
等效长
细比
Y4050 40 伊 40 伊 2 50 伊 50 伊 2 0郾 006 250 86郾 46
Y4060 40 伊 40 伊 2 60 伊 60 伊 2 0郾 012 500 75郾 03
Y4070 40 伊 40 伊 2 70 伊 70 伊 2 0郾 018 750 66郾 60
Y5062 50 伊 50 伊 2 62 伊 62 伊 2 0郾 007 500 69郾 02
Y5075 50 伊 50 伊 2 75 伊 75 伊 2 0郾 015 000 59郾 58
Y5087 50 伊 50 伊 2 87 伊 87 伊 2 0郾 022 500 53郾 16
F4050 40 伊 40 伊 2 50 伊 50 伊 2 0郾 006 250 99郾 84
F4060 40 伊 40 伊 2 60 伊 60 伊 2 0郾 012 500 86郾 62
F4070 40 伊 40 伊 2 70 伊 70 伊 2 0郾 018 750 76郾 88
F5062 50 伊 50 伊 2 62 伊 62 伊 2 0郾 007 500 79郾 67
F5075 50 伊 50 伊 2 75 伊 75 伊 2 0郾 015 000 66郾 78
F5087 50 伊 50 伊 2 87 伊 87 伊 2 0郾 022 500 61郾 37
图 1摇 试件示意图
Fig. 1摇 Test device schematic
摇
1郾 2摇 材性试验
变截面支撑钢材采用 Q235 低碳钢,材性试验
是指对标准件进 行单向 拉伸
[5]
,测 量材 料 弹性模
量、屈服强度等相关材料属性,为 ANSYS 有限元模
拟提 供材料 属 性参数,材性试 验 平均结 果如表 2
所示.
表 2摇 材料性能试验结果
Table 2摇 Result of material performance test
试件
编号
厚度 /
mm
屈服强
度 / MPa
极限强
度 / MPa
弹性模
量 / GPa
1 2郾 0 186郾 5 331郾 3 140郾 9
2 2郾 0 187郾 1 331郾 5 139郾 5
3 2郾 0 186郾 6 331郾 1 139郾 5
均值 2郾 0 186郾 7 331郾 3 139郾 9
1郾 3摇 试验加载制度
试验加载制度根据有限元模拟结果得到的屈服
位移值进行确定,以屈服位移的倍数作为加载步幅
进行加载,本文采用变幅位移加载方式,具体加载方
案如图 2 所示.
5311
剩余9页未读,继续阅读
资源评论
weixin_38718413
- 粉丝: 9
- 资源: 946
上传资源 快速赚钱
- 我的内容管理 展开
- 我的资源 快来上传第一个资源
- 我的收益 登录查看自己的收益
- 我的积分 登录查看自己的积分
- 我的C币 登录后查看C币余额
- 我的收藏
- 我的下载
- 下载帮助
最新资源
资源上传下载、课程学习等过程中有任何疑问或建议,欢迎提出宝贵意见哦~我们会及时处理!
点击此处反馈
安全验证
文档复制为VIP权益,开通VIP直接复制
信息提交成功