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工学硕士学位论文
高层防屈曲支撑-钢框架结构抗震性能分析
硕士研究生: 芮建辉
导师: 欧进萍教授、院士
申请学位: 工学硕士
学科: 土木工程
所在单位: 土木工程学院
答辩日期: 2012 年 6 月
授予学位单位: 哈尔滨工业大学
Classified Index:
: 624
Dissertation for the Master’s Degree in Engineering
SEISMIC PERFORMANCE ANALYSIS
OF HIGH-RISE
BUCKLING-RESTRAINED BRACED
STEEL FRAMES
Candidate: Rui Jianhui
Supervisor: Prof. Ou Jinping, Member of CAE
Academic Degree Applied for: Master of Engineering
Speciality: Civil Engineering
Affiliation: School of Civil Engineering
Date of Defence: June, 2012
Degree-Conferring-Institution: Harbin Institute of Technology
哈尔滨工业大学硕士学位论文
摘要
防屈曲支撑和填充墙都是现代建筑结构中常用的构件。其中防屈曲支撑可
以有效地辅助结构主体耗散能量,控制结构的地震响应,近年来国内取得了比
较多的科研成果;填充墙几乎出现在所有高、低层结构中,在完成一般建筑功
能要求的同时,对结构抗震性能也有比较显著的影响。随着城市化的进程,商
业和住宅楼的高度逐渐提升,钢结构依靠施工快、使用空间大、抗震表现优秀,
以及近年来的政策支持,正越来越多地出现在各种功能用途的建筑中。目前已
有一些防屈曲支撑结构的设计方法,但在层数较多的结构中,该体系的抗震性
能研究并不充分;此外,目前填充墙对结构的影响主要集中在低层结构中,其
对层数较高结构的抗震性能影响研究不充分,这些因素都会限制该类体系的应
用,并可能在初期的探索性应用中留下隐患。针对这些因素,本文开展了以下
几个方面的工作:
1. 通过对防屈曲支撑构件的设计方法和试验研究进行汇总,发现试验构件
的约束比多数都远大于理论分析给出的结果;参数分析表明混凝土在约束刚度
上的作用较大,建议设计和试验中考虑混凝土刚度贡献、适当调整约束比,可
使支撑更加经济。
2. 将防屈曲支撑主要作为耗能构件来考虑,对采用侧向刚度比方法布置的
不同刚度比的防屈曲支撑-钢框架进行了抗震性能对比分析,并据此选出了合理
的侧向刚度比取值,并通过时程分析验证了防屈曲支撑-钢框架结构能在超过设
防烈度的地震作用下保持较好的抗倒塌性能。
3. 采用基于 IDA 的倒塌储备系数方法对比分析了考虑和不考虑非承重填
充墙的防屈曲支撑-钢框架之间的抗倒塌性能差异,结果表明考虑填充墙的防屈
曲支撑-钢框架具有更好的刚度和延性,以及更加优越的抗倒塌能力。
4. 通过算例发现了倒塌储备系数方法在我国规范体系下,对长周期结构的
评估结果过于保守的问题,通过将设计条件等价转换到美国规范体系下,采用
FEMA P695 推荐的基于倒塌储备系数的综合评估方法对考虑和不考虑填充墙作
用的防屈曲支撑-钢框架进行了对比研究,结果表明不考虑填充墙时,结构的抗
倒塌性能位于基本要求附近,结构抵御超过设防烈度地震的抗倒塌性能并不十
分可靠,考虑填充墙的结构抵御超过设防烈度地震的能力强,比较可靠。
关键词:防屈曲支撑;填充墙;钢框架;倒塌储备系数;抗倒塌能力
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哈尔滨工业大学硕士学位论文
Abstract
Buckling-restrained braces(BRB) and infilled walls are widely used in all kinds
of structures. Buckling-restrained braces are able to dissipate part of the energy
induced by earthquakes, which will result in th