外露式钢柱脚低多层规则钢框架抗震性能研究

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随着装配式建筑、建筑工业化的发展和绿色建筑理念的提出,钢框架结构开始崭露其特有优势。钢结构建筑有着优良的抗震性能,研究人员对于钢结构的研究已经有了相当的成果,但是对于外露式钢柱脚对于钢框架结构抗震性能影响的研究数量还不多。本文为了研究外露式钢柱脚对低多层钢框架结构抗震性能的影响,建立了三种框架形状共计23个强柱系数较大的模型,以外露式钢柱脚强度系数、框架形状和首层剪重比为主要研究参数,运用二阶非线性分析软件对模型进行弹塑性静力推覆和弹塑性时程分析,研究结构的损伤分布规则。  其主要研究工作如下:  (1)设计三种框架形状、首层剪重比分别为0.3和0.35的23个模型,对每个模型的荷载以及屈服弯矩等参数进行计算,并对模型各个参数的计算方法进行了介绍。  (2)运用二阶非线性分析软件对23个模型进行弹塑性静力推覆分析,得出各个模型的层剪力-层间位移关系、整体结构的塑性铰分布和柱脚弯矩-转角、轴力-转角关系。  (3)运用二阶非线性分析软件对23个模型进行弹塑性时程分析,得出各个模型的最大层间位移角、首层集中率、塑性变形能量比例分布和柱脚的动力响应滞回曲线。探讨不同参量对各个模型的动力响应机理。  研究结果表明:外露式钢柱脚强度系数、框架的形状、首层剪重比等研究参数对结构的层关系和构件的受力、变形、耗能等会产生影响。低层结构首层变形集中,随着柱脚强度系数变小,变形越集中;多层结构变形在中间层分布,柱脚强度系数对结构变形的影响与低层结构相比较小。低层时柱脚部受拉侧受压侧均为轴向压力,柱脚部的屈服弯矩大于锚栓本身;多层时柱脚部受拉侧产生轴向拉力,柱脚部的屈服弯矩小于锚栓本身。柱脚塑性变形能量比例最大8%左右,柱脚部耗能性能较差。在地震作用下,柱脚部的M-θ动力响应滞回曲线为滑移型。
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