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Dissertation for the Engineering Master
SEISMIC PERFORMANCE ANALYSIS OF
CONCRETE-FILLED STEEL POSITE
FRAME STRUCTURES WITH
BUCKLING-RESTRAINED BRACES
Candidate: SUN Jianbo
Supervisor: Prof. LU Dagang
Associate Supervisor: Dr. JIA Mingming
Academic Degree Applied for: Engineering Master
Speciality: Structural Engineering
Affiliation: School of Civil Engineering
Date of Defence: October, 2009
Degree-Conferring-Institution: Harbin Institute of Technology
摘要
摘要
在高层建筑中钢管混凝土柱作为竖向承重构件较钢筋混凝土柱和钢柱有着
独特的优势,同时其良好的延性和抗震性能也十分适合作为承载水平荷载的构
件。将防屈曲支撑应用于结构体系中,与钢管混凝土组合框架结构组成一种新
型高效的抗震结构体系,钢管混凝土柱与防屈曲支撑协同工作,充分发挥各自
抗震性能的优势,通过组合作用形成高效的双重抗侧力体系,实现预定的抗震
功能,成为施工快捷、经济合理的现代建筑结构体系。本文采用静力弹塑性分
析方法和增量动力分析方法对这种新型结构体系的抗震性能进行研究,并考虑
结构性能的不确定性分析了该结构的概率抗震能力。具体工作如下:
(1) 利用有限元分析软件 OpenSees 建立防屈曲支撑钢管混凝土组合框架
结构的分析模型,用已有的试验研究的结果验证模型中所选取钢管混凝土中钢
材和混凝土材料本构关系和滞回模型的正确性,并验证防屈曲支撑滞回模型的
正确性,最后对结构体系的有限元建模进行验证。
(2)给出防屈曲支撑提高钢管混凝土组合框架结构抗震性能作用的量化指
标。将能力谱法引入防屈曲支撑钢管混凝土组合框架的分析中,讨论采用考虑
高阶振型影响的 Pushover 分析侧向力加载模式和结构位移形状向量对提高能力
谱法分析精度的作用。分析防屈曲支撑与钢管混凝土组合框架刚度比对结构体
系抗震性能的影响,并研究支撑内核单元采用不同屈服强度的钢材(极低屈服
点钢和低屈服点钢)对结构地震响应产生的影响,并对防屈曲支撑钢管混凝土
组合框架在地震荷载作用下构件的塑性发展规律进行研究。
(3)建立防屈曲支撑钢管混凝土组合框架结构描述结构在各种破坏状态下
条件失效概率的结构概率抗震能力曲线,将防屈曲支撑钢管混凝土组合框架结
构与钢管混凝土组合框架结构的概率抗震能力曲线进行对比,研究安装防屈曲
支撑对提高钢管混凝土组合框架结构抗震性能的作用。
关键词: 钢管混凝土;防屈曲支撑;组合框架;抗震性能;概率抗震能力
I
哈尔滨工业大学工程硕士学位论文
Abstract
The concrete filled steel tube (CFST) has some good mechanics performance,
such as good shear behavior, high bearing capacity and good seismic behavior, so it
is widely applied in building structures. Employed as a new type of lateral
force-resisting member, the bucking-restrained brace (BRB) behaves good
hysteretic behavior and energy dissipation capacity, which usually doesn’t buckle
pression. Combined the new type of lateral force-resisting member (BRB)
with the CFST frame, a new type posite structure appears, which can be
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