隅撑支撑钢框架结构的抗震性能分析

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现行广泛使用的框架钢结构体系有:纯框架(MRF)、中心支撑框架(CBF)、偏心支撑框架(EBF)。EBF兼有CBF强度和刚度好以及MRF耗能大的优点。但是EBF也有其明显的缺点:其很好的延性和耗能性能是以牺牲框架梁为代价;只有在框架梁产生充分屈服时EBF的耗能性能和延性才能得到充分发挥,而这将导致楼层的严重破坏。由于框架梁是结构的主要构件,修复起来非常困难。隅撑支撑框架(KBF)是在EBF的基础上发展而来,是一种新型的耗能支撑钢框架结构形式,其特点是隅撑一端与柱连接、另一端与梁连接,支撑斜杆至少一端与隅撑相连。该体系仍然是以钢梁耗能段剪弯变形耗能为主,利用隅撑作为“耗能保险丝”,将塑性破坏控制在结构次要构件上,在保证结构主要构件不受破坏的同时也保证支撑杆件不屈曲。有效地克服了EBF的缺点。国外已经对该新型支撑体系展开过一系列研究,但尚未形成系统理论。我国对KBF的研究刚起步。由于我国具有抗震设防要求的地区较多,为充分利用KBF的优越性能,探索KBF的适用性,对KBF的抗震性能进行研究具有重要的理论和价值。本文简述隅撑支撑钢框架结构力学分析的计算假定与计算方法,并利用SAP2000软件对KBF进行弹塑性分析,从中了解隅撑支撑钢框架的破坏过程与破坏形态,证明在水平荷载作用下隅撑先于主框架进入塑性变形阶段。同时针对影响KBF弹塑性性能的几个隅撑设计参数进行对比分析,得出的结论对实际的工程设计有相当的参考价值。最后通过时程分析,对比KBF与MRF在水平地震作用下的性能,为该问题的深入研究提供参考。
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