延性交错桁架钢框架双槽钢组合截面弦杆在往复荷载下滞回性能研究
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交错桁架结构体系因其经济性、建筑布置灵活等优点,得到工程界的广泛关注。在往复荷载作用下,桁架空腹节间相邻两侧节间的斜腹杆在轴向荷载作用下首先被压曲或拉断,然后发展到弦杆,最后柱出现塑性铰,破坏模式为脆性破坏,结构耗能能力和延性较差。为改善交错桁架的抗震性能,本课题组提出延性交错桁架钢框架的概念:在罕遇地震作用下,结构的塑性铰仅出现在桁架中部空腹节间弦杆的两端,其余部分仍保持弹性。双槽钢组合截面钢构件具有材料利用合理、刚度大、抗扭性能好等优势,常用做支撑构件。目前,我国规范和规程并未对这种截面形式构件在往复荷载作用下的设计方法做出详细规定。因此对双槽钢组合截面构件的滞回性能研究具有重要的工程实际意义。本文进行了延性交错桁架钢框架双肢组合截面弦杆,即双槽钢组合截面构件在往复荷载作用下的试验研究,通过对9个足尺模型的试件进行循环加载试验,考虑填板间距、侧向计算长度、加劲肋的设置和加劲肋间距以及腹板高厚比等参数对双槽钢组合截面构件滞回性能的影响,得到了各试件的滞回曲线、骨架曲线、各阶段的弯矩和转角值及抗震性能指标;依据试验数据对试件骨架曲线和各级荷载作用下的刚度进行拟合,得到了恢复力模型。为后期建立数学模型进行延性交错桁架钢框架结构抗震非线性分析服务,也可为双槽钢组合截面构件在工程结构中的应用提供依据。
摘要 | 第3-4页 |
Abstract | 第4-5页 |
1 绪论 | 第9-19页 |
1.1 研究背景及意义 | 第9-10页 |
1.2 国内外研究现状 | 第10-16页 |
1.2.1 钢构件滞回性能研究现状 | 第10-13页 |
1.2.2 组合截面研究现状 | 第13-16页 |
1.3 本文研究方法与研究内容 | 第16-19页 |
2 双槽钢组合截面构件试验研究 | 第19-41页 |
2.1 前言 | 第19页 |
2.2 试验概况 | 第19-23页 |
2.2.1 试验目的 | 第19-20页 |
2.2.2 试件设计 | 第20-23页 |
2.3 钢材力学性能 | 第23-25页 |
2.4 试验方案 | 第25-29页 |
2.4.1 试验加载装置 | 第25-27页 |
2.4.2 加载制度 | 第27页 |
2.4.3 试验测量装置 | 第27-29页 |
2.5 试验过程描述 | 第29-39页 |
2.5.1 试件SJ1 | 第29-30页 |
2.5.2 试件SJ2 | 第30-31页 |
2.5.3 试件SJ3 | 第31-32页 |
2.5.4 试件SJ4 | 第32-33页 |
2.5.5 试件SJ5 | 第33-35页 |
2.5.6 试件SJ6 | 第35-36页 |
2.5.7 试件SJ7 | 第36-37页 |
2.5.8 试件SJ8 | 第37-38页 |
2.5.9 试件SJ9 | 第38-39页 |
2.6 本章小结 | 第39-41页 |
3 滞回性能分析 | 第41-67页 |
3.1 填板间距 | 第43-49页 |
3.1.1 滞回曲线 | 第43-44页 |
3.1.2 骨架曲线、承载力、延性 | 第44-46页 |
3.1.3 转动能力 | 第46-47页 |
3.1.4 耗能能力 | 第47-48页 |
3.1.5 承载力与刚度退化 | 第48-49页 |
3.2 侧向计算长度 | 第49-53页 |
3.2.1 滞回曲线 | 第49-50页 |
3.2.2 骨架曲线、承载力、延性 | 第50-51页 |
3.2.3 转动能力 | 第51-52页 |
3.2.4 耗能能力 | 第52页 |
3.2.5 承载力与刚度退化 | 第52-53页 |
3.3 加劲肋和加劲肋间距 | 第53-59页 |
3.3.1 滞回曲线 | 第53-54页 |
3.3.2 骨架曲线、承载力、延性 | 第54-56页 |
3.3.3 转动能力 | 第56-57页 |
3.3.4 耗能能力 | 第57页 |
3.3.5 承载力与刚度退化 | 第57-59页 |
3.4 腹板高厚比 | 第59-62页 |
3.4.1 滞回曲线 | 第59页 |
3.4.2 骨架曲线、承载力、延性 | 第59-61页 |
3.4.3 转动能力 | 第61页 |
3.4.4 耗能能力 | 第61-62页 |
3.4.5 承载力与刚度退化 | 第62页 |
3.5 破坏机理 | 第62-66页 |
3.5.1 破坏模式 | 第62-65页 |
3.5.2 断裂破坏 | 第65-66页 |
3.6 本章小结 | 第66-67页 |
4 恢复力模型的建立和验证 | 第67-77页 |
4.1 概述 | 第67页 |
4.2 常用的恢复力模型 | 第67-69页 |
4.2.1 双线型模型 | 第67-68页 |
4.2.2 三线型模型 | 第68页 |
4.2.3 滑移型模型 | 第68-69页 |
4.3 双槽钢组合截面构件恢复力模型 | 第69-73页 |
4.3.1 双槽钢组合截面构件骨架曲线模型 | 第69-70页 |
4.3.2 刚度退化规律 | 第70-73页 |
4.3.3 恢复力模型的建立 | 第73页 |
4.4 恢复力模型与试验结果对比 | 第73-74页 |
4.5 本章小结 | 第74-77页 |
5 结论与展望 | 第77-79页 |
5.1 本文工作总结 | 第77-78页 |
5.2 展望 | 第78-79页 |
致谢 | 第79-81页 |
参考文献 | 第81-86页 |
在读期间研究成果 | 第86页 |
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