【摘 要】
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悬挂建筑结构体系作为一种新兴的结构体系,与传统的建筑结构相比具有突出的优点,能够充分利用钢材的抗拉性能,结构的平面布置灵活,能够实现建筑底部大空间,结构的传力路径明确,受力比较合理,具有良好的抗震性能,且易于实现震后易损坏构件的更换,降低修复成本。基于悬挂结构的出色性能,为了降低结构的地震响应,本文提出了一种分层悬挂结构体系,与传统悬挂结构不同,此结构体系将悬挂楼层通过钢制多功能连接件悬挂在柱子上
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悬挂建筑结构体系作为一种新兴的结构体系,与传统的建筑结构相比具有突出的优点,能够充分利用钢材的抗拉性能,结构的平面布置灵活,能够实现建筑底部大空间,结构的传力路径明确,受力比较合理,具有良好的抗震性能,且易于实现震后易损坏构件的更换,降低修复成本。基于悬挂结构的出色性能,为了降低结构的地震响应,本文提出了一种分层悬挂结构体系,与传统悬挂结构不同,此结构体系将悬挂楼层通过钢制多功能连接件悬挂在柱子上,且只有顶层的梁与柱直接连接,同时设置柱间支撑来提高结构的整体刚度。为了进一步研究分层悬挂结构的抗震性能,本文主要利用有限元软件Open Sees对分层悬挂结构进行建模分析,对此分层悬挂结构的主要研究内容如下:(1)比较了分层悬挂结构与传统悬挂结构的不同之处,介绍了其主要组成部分及构造,以集中质量法得到其简化分析模型,利用拉格朗日方程建立此分层悬挂结构的运动方程。(2)对有限元软件OpenSees做了详细介绍,从材料本构模型的选取、纤维截面的建立、单元的选取、边界条件的设置等方面详细描述了在Open Sees中建立分层悬挂结构和普通框架结构模型的过程。对此分层悬挂结构分别使用Midas Gen与Open Sees进行模态分析,获得了结构的自振特性,得出结构前10阶振型的自振周期与自振频率,结果表明此分层悬挂结构的平面布置合理,刚度分布均匀,扭转出现在第5阶振型,结构具有良好的抗扭能力。(3)采用OpenSees对分层悬挂结构和普通框架结构进行推覆分析,得到了结构的顶点位移-基底剪力曲线,得出分层悬挂结构初始加载阶段的刚度大于普通框架结构,且随着顶点位移的增大,由于分层悬挂结构柱间支撑的屈服,会导致结构的承载力降低,通过对结构性能点处的层间位移角进行分析,结果表明层间位移角符合规范的规定。(4)分别选取3条远场和3条近场地震波,并将地震波调幅为8度(0.2g)多遇地震与罕遇地震水平,对比分析分层悬挂结构与普通框架结构在不同地震波及不同调幅水平下的地震响应,通过对比两种结构的层位移及层加速度,得出分层悬挂结构的抗震性能优于普通框架结构。(5)在不同的地震波作用下,对比分层悬挂结构在单向水平地震作用下和水平与竖向耦合地震作用下的响应,对楼层位移、悬挂楼层吊杆的轴力、最大基底剪力、柱间支撑的轴力进行对比分析,结果表明,当考虑竖向地震作用时,会使得顶层的位移增大,悬挂楼层的位移基本不变,悬挂楼层吊杆的轴力增大,最大基底剪力减小,柱间支撑的轴力增大。
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