钢结构斜隅支撑体系弹塑性分析（可复制毕业论文）.pdf

上海交通大学
硕士学位论文
钢结构斜隅支撑体系弹塑性分析
姓名:李庆松
申请学位级别:硕士
专业:结构工程
指导教师:陈龙珠;黄真
20040101
硕士学位论文钢结构斜隅支撑体系弹塑性分析摘要
钢结构斜隅支撑体系弹塑性分析
摘要
钢结构斜隅支撑体系是一种新型耗能支撑框架钢结构体系它具有
延性好抗侧移刚度大及震后容易修复的特点和一般的框架体系不
同该体系的斜支撑杆件并不直接连接到框架的梁柱节点上而是先连
接到隅撑构件再通过隅撑与结构相连接此时斜支撑杆件仍然是结
构抗侧移刚度的主要来源而隅撑构件则成为了该体系的结构保险
丝在多遇地震荷载作用或风荷载作用下结构基本保持在弹性变形
阶段构件不易受到伤害在罕遇地震荷载作用下结构通过隅撑构件
的弯曲屈服耗能来保护斜支撑杆件和梁柱构件的安全使得震后修复较
为容易且费用较低因此该体系从提出至今就一直受到人们的广泛关
注
由于钢结构斜隅支撑体系的设计计算不可避免地要涉及结构的弹
塑性受力分析因此其复杂的弹塑性变形特征和相应的非线性计算一直
成为人们关注的焦点针对这些问题本文首先阐述了导致结构非线性
的一般原因结构弹塑性理论的基本问题有限单元法基本理论以及其
计算方法接着总结归纳了应用有限单元法对钢结构斜隅支撑体系进
行弹塑性受力分析时应注意的基本问题利用试验结果分析了有限单元
- I -
硕士学位论文钢结构斜隅支撑体系弹塑性分析摘要
法的计算精度比较了各类常见框架钢结构体系的抗震性能并分析了
斜隅支撑体系的抗震性能与其自身结构参数间的关系最终总结得到适
合设计实用的一般规律最后根据钢结构斜隅支撑体系的弹塑性受力
变形特点结合有限单元法和塑性铰理论经过一系列力学分析推导
出一套基于简化模型的计算方法并利用计算机编程实现了电算采用
该简化计算方法可以非常快捷地求解得到斜隅支撑体系在侧向荷载作
用下的弹塑性荷载位移曲线整个求解过程仅涉及少量的线性计算
不涉及复杂的非线性迭代运算和收敛准则能有效地简化该体系的弹塑
性计算算例表明该计算方法建模合理运算速度快且计算结果稳
定可靠与有限元分析程序得出的结果具有较好的一致性可供工程
实际应用

关键词钢结构斜隅支撑体系框架钢结构隅撑弹塑性分析 FEM
- II -
硕士学位论文钢结构斜隅支撑体系弹塑性分析摘要
Elastoplastic Analysis of Knee Bracing Frame
ABSTRACT
A new kind of energy dissipating steel system, named the Knee Bracing
Frame, is studied. Different from the Moment-resisting and Concentrically
Braced frames, the Knee Bracing bines excellent ductility and
lateral stiffness by setting the diagonal brace to a knee element instead of the
beam-column joint. The diagonal brace provides the major part of the
required lateral stiffness, and at the same time the knee element acts as a
“structural fuse”. Through the flexural yielding of the knee element under the
major earthquake, the structure could dissipate most of the input energy. No
damage would then occur to the main structural members and the
rehabilitation could be very easy and not costly.
Despite its favorable features, however, this new system has not been
widely used since its first presentation. One difficulty that stops it from wide
application is the plicated calculations towards