论文部分内容阅读
随着超高层建筑的日益兴建,框架-核心筒-伸臂桁架结构作为一种重要的超高层建筑结构体系得到了广泛应用,伸臂桁架是其中的重要抗侧力构件。本文深入研究了伸臂桁架在整体结构中的耗能性能,提出了合理的伸臂桁架改进耗能设计方法。主要研究内容如下:(1)首先在Perform-3D中建立了普通伸臂桁架和防屈曲支撑(Buckling Restrained Braced,BRB)伸臂桁架的有限元模型。以一个超高层框架-核心筒-伸臂桁架原型结构为基本研究对象,对其分别采用普通伸臂桁架和BRB伸臂桁架进行独立设计,对得到的结构进行罕遇地震工况下的抗震性能对比分析。分析结果表明:由于普通伸臂桁架强度会进入软化段而BRB伸臂桁架存在强化现象,普通伸臂桁架的塑性耗能情况优于BRB伸臂桁架。(2)基于上述分析结果,本文提出了一种新型牺牲-耗能型伸臂桁架,并对其展开了相关的螺栓和牺牲-耗能型腹杆试验研究和有限元分析。研究结果表明:牺牲-耗能型伸臂桁架在实际应用中可以实现,试验得到的力-位移滞回曲线软化程度可控,形状饱满,具有良好的耗能能力,建立其限元模型,数值模拟结果与试验结果吻合较好,可以用于后续研究。(3)最后将超高层原型结构中的伸臂桁架按照“等刚等强”的原则替换成牺牲-耗能型伸臂桁架,并将牺牲-耗能型伸臂桁架应用于某超高层实际工程中,分别对比分析罕遇地震工况下两个超高层结构的普通伸臂桁架结构、BRB伸臂桁架结构和牺牲-耗能型伸臂桁架结构的抗震性能。对比结果表明:牺牲-耗能型伸臂桁架的塑性耗能情况是3种伸臂桁架里面最好的,可以减少其结构中的其他关键构件的塑性耗能,起到优化塑性耗能分配和保护关键构件的作用。