K型偏心支撑钢框架弹塑性受力性能研究

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偏心支撑钢框架结构是在中心支撑钢框架的基础上改进形成的。偏心支撑钢框架结构在罕遇地震作用下,耗能梁段率先屈服,通过其塑性屈曲变形耗散大量地震能量,是高层钢结构中较为理想的抗侧力体系。随着我国经济和钢结构产业的不断发展,高层偏心支撑钢框架结构的应用也越来越多。为对工程实践提供理论指导,本文对K型偏心支撑钢框架结构的弹塑性受力性能进行研究。本文利用Sap2000软件对K型偏心支撑钢框架采用实体建模的方法进行有限元数值模拟分析。考虑了耗能梁段长度、耗能梁段腹板高厚比、支撑杆件长细比、支撑杆件布置形式及结构高跨比的影响,建立了27个偏心支撑钢框架的整体模型,运用Pushover分析方法深入研究了性能点的确定、楼层位移、层间位移以及塑性铰的发展状况等,研究结果表明:在地震作用下,偏心支撑钢框架通过耗能梁段的塑性屈曲变形耗散大量地震能量,使得其它结构构件处于弹性阶段,具有很好的延性和抗震性能,建议实际工程中优先考虑采用偏心支撑钢框架结构;耗能梁段过长时,结构的整体抗侧刚度小,地震位移反应大,耗能梁段过短时,结构的整体抗侧刚度大,地震作用下吸收地震能量多,建议耗能梁段的长度值取1.1M p/Vp~l.3M p/Vp;罕遇地震作用下主要依靠耗能梁段腹板的剪切屈服进行耗能,建议耗能梁段腹板的高厚比值取为35~55;支撑的长细比较大时,容易发生屈曲而降低结构的耗能性能,支撑的长细比较小时,结构整体侧向刚度大,承受的地震力大,延性和耗能能力较差,建议支撑杆件长细比取为30~37;耗能支撑采用合理的错列布置,可提高结构的整体抗侧刚度,改善结构的抗震性能,建议支撑布置形式采用合理的错列布置形式;结构的高跨比较小时,结构整体侧向刚度大,延性和耗能能力差,高跨比较大时,结构的延性较好但承载能力较低,建议结构高跨比取值为0.5~0.8。
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