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混合式交错桁架结构体系有较高的抗侧刚度和承载能力,因而具有良好的经济性能,同时在建筑布置上灵活多样,因而在结构工程领域得到广泛关注。但已有研究表明这种结构体系底部刚度较弱,易形成薄弱层而不利于抗震,鉴于此,本文提出增强底层刚度的改进型混合式交错桁架结构体系,并对其抗震性能和破坏机理进行研究。研究内容包括:(1)试验研究。依据现有规范,设计了1:3比例改进型混合式交错桁架钢结构试件,进行了低周往复加载试验,得到了结构顶层侧移与基底剪力之间的滞回曲线和骨架曲线,研究了循环荷载下结构的抗侧刚度、承载能力、耗能能力、延性变形、承载力与刚度退化能力以及结构的破坏机制。试验结果表明,结构的整体滞回曲线呈饱满的“梭形”,耗能能力较好,具有良好的变形能力、较高的抗侧刚度和水平极限承载力。桁架斜腹杆的破坏大幅度降低了结构体系的抗侧刚度,使得交错桁架的承载力发生突降,需要对斜腹杆的非弹性变形能力进行严格要求。改进型交错桁架结构的薄弱层发生在结构中部,改善了传统交错桁架结构底部抗侧刚度不足的弱点,达到了改进的目的。(2)改进型结构形式整体性能参数分析。首先建立了改进型交错桁架的试件的有限元模型,对比分析了数值模拟结果与试验结果的破坏模式、承载力、刚度退化规律以及整体变形规律,验证了有限元模型的有效性;然后进行了改进型结构体系系统的参数分析。主要考虑了桁架跨度、桁架高度、桁架中间节间尺寸、桁架节间数等5个参数对改进型结构形式抗震性能的影响规律。(3)基于试验和有限元分析结果,提出了改进型交错桁架结构体系的抗震设计建议,包括桁架斜腹杆宽厚比值、桁架合理跨度和高度取值等方面的建议,供工程设计参考。