带垫板的双肢C型钢框架抗震性能研究

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冷弯薄壁型钢作为一种经济的轻型薄壁钢材,其结构体系与热轧型钢或钢筋混凝土结构相比具有强度高、自重轻、施工速度快、力学性能好等优点,故其受到广泛关注并已应用于房屋建筑结构中,并且以冷弯薄壁型钢用作主要承重构件正成为工程领域中新的研究方向。已经有学者对冷弯薄壁型钢结构进行一定的研究,但是在关于多层框架尤其是带有支撑框架的抗震性能研究却是少有。  进行两榀三层双肢冷弯薄壁 C型钢的水平低周往复加载的拟静力试验,其中一榀是纯框架,一榀是带双角钢支撑的框架。分析两榀框架的试验现象、得到滞回曲线、骨架曲线,研究试件的延性性能、刚度退化规律、强度退化规律和耗能性能,并对带支撑的框架模型进行了深入分析。得出结论:1.不带支撑的空框架,试验破坏过程符合“强柱弱梁”的抗震设计要求;2.冷弯薄壁型钢框架结构增设支撑后,可以提高结构抗侧刚度和承载力同时使结构的延性有所降低。  提出支撑设计的简化计算模型,定义了梁与支撑的抗力储备比值,依据“强框架弱支撑的设计原则”,采用通用有限元分析程序 ABAQUS对试验中的无支撑框架进行模拟并验证其准确性。将支撑改为钢板条带支撑及单角钢支撑分别进行了有限元模拟分析和对比,提出支撑设计的基本思路和设计建议。  将钢板条带支撑厚度作为优化参数进行8榀三层带支撑双肢冷弯薄壁 C型钢框架的有限元模拟分析,提取了荷载位移曲线、滞回曲线,对各个模型进行了承载力对比、刚度对比、延性对比、刚度退化分析和耗能性能分析,确定最优的钢板条带宽厚比。当宽厚比最优时,结构的承载力有明显提高、各阶段刚度合理,同时还可以保证结构有足够的延性、刚度退化稳定、耗能能力最强。最终得到此设计框架中支撑的最优宽厚比为5.0,相对应的设计指标梁与支撑的最优抗力储备比为2.250。分析发现对不同的支撑材料梁与支撑的最优抗力储备比R会有所区别。
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