削弱梁端-方钢管混凝土柱框架结构的Push-Over分析

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本文根据本课题组前期削弱梁端-方钢管混凝土柱框架节点已有试验和理论研究成果,采用梁端翼缘削弱型钢梁形式,以杭州瑞丰国际商务大厦(西楼)为基本模型,分别对5层、24层削弱梁端-方钢管混凝土柱框架结构体系进行了静力弹塑性Push-Over分析,通过对比混凝土楼板对结构整体抗侧力的贡献,以考察该结构体系的抗震性能。本文综述了静力弹塑性Push-Over分析方法在国内外发展研究情况、理论基础以及常见的侧向水平加载模式,其中重点介绍了美国的ATC-40采用的“能力谱法”;由于程序SAP2000在处理曲线上的局限性,根据梁端翼缘削弱区面积相等的原则,对梁端翼缘削弱区以直线代替曲线,利用ANSYS分析软件,提出了本文推荐的梁端翼缘削弱等效刚度钢梁形式,以此形式应用于后续整体框架模型的建立。应用SAP2000软件,采用常见的两种侧向水平加载模式,分别对5层、24层削弱梁端-方钢管混凝土柱框架结构进行七度、八度抗震设防烈度下的静力弹塑性Push-Over分析。通过对比考虑楼板和不考虑楼板对整体抗侧刚度的影响,并从结构基底剪力-顶点位移关系曲线、层间位移、层间位移角等方面对结构进行多方面的抗震评估。研究发现,采用梁端翼缘削弱型钢梁不仅对框架结构的整体刚度影响较小,而且削弱区有效缓解了梁、柱交接处钢梁应力集中,使得塑性铰偏离梁、柱相连处;方钢管混凝土结构具有较好的延性和变形能力;在七度抗震设防烈度下,结构满足我国抗震规范规定的“小震不坏、大震不倒”的设计要求,但是不考虑楼板参与作用会导致结构产生较大的侧向位移,接近规范限值;在八度抗震设防烈度下,结构不能满足“小震不坏”的设计要求;不同的侧向水平加载模式对结构的Push-Over分析具有一定的影响;塑性铰的出现集中在钢梁削弱处,属于典型的“梁铰耗能机制”,达到了“强柱弱梁”的目的。
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