交错桁架的受力性能及设计研究

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交错桁架结构是在钢框架结构的基础上演变而来的一种新型结构,该结构体系经济、高效,与我国经济和钢结构产业的迅猛发展相适应,所以交错桁架结构的应用将越来越多。但当前交错桁架结构设计可遵循的设计思想和设计原则很少,所以本文对交错桁架结构的受力性能及其设计进行研究。首先,本文应用Sap2000软件对华伦氏、帕氏和混合型三种交错桁架结构模型进行Pushover弹塑性静力分析,系统地分析了三种结构的基底剪力-位移曲线、顶层最大位移、最大层间位移角、能力谱-反应谱曲线以及塑性铰出铰顺序和分布规律等内容,从而研究结构的受力性能。研究结果表明:华伦氏交错桁架结构的地震反应程度强、抗震性能差,混合型交错桁架结构和帕氏交错桁架结构的地震反应程度弱、抗震性能较好;华伦氏交错桁架结构整体抗震性能好,但变形不符合规范要求,帕氏交错桁架结构和混合型交错桁架结构的薄弱层是2、4、6层;华伦氏交错桁架结构塑性铰的发展规律与理想中的塑性铰发展规律相差甚远,柱子先出现塑性铰,不符合交错桁架结构腹杆先破坏的设计理念;架腹杆先破坏的初衷,且帕氏交错桁架结构和混合型交错桁架结构实现了荷载作用下桁达到了期望的“强柱弱桁架”效果。其次,本文对杆件截面尺寸不同的第二组模型进行了Pushover弹塑性静力分析,分析模型的基底剪力-顶点位移曲线、能力谱-反应谱曲线以及塑性铰出现顺序和分布规律,结果表明:不同截面尺寸的弦杆和腹杆组成的桁架的变形和抗侧刚度更合理,且地震反应相对弱;桁架应该选用不同截面尺寸的弦杆和腹杆。最后,本文对桁架形式不同的第三组模型在横向静力荷载作用下的内力特征进行分析,结果表明:帕氏交错桁架和混合型交错桁架结构的弦杆与柱、斜腹杆与柱、腹杆与弦杆的节点可以按照铰接设计,弦杆可按连续压弯构件设计;华伦氏交错桁架结构没有斜腹杆,横向力不能向下传递,故华伦氏交错桁架结构的节点按刚性节点设计。总的来说,混合型交错桁架结构更加的经济、合理,是最理想的结构。
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