谢俐[1]2008年在《高层钢交错桁架结构基于性能的抗震分析与设计方法研究》文中指出本文通过拟动力试验和改进的能力谱方法对高层钢交错桁架结构的抗震性能及抗震设计方法进行了研究。首先,本文完成了14层交错桁架结构模型(缩尺比例为1/8)的两自由度拟动力试验研究,分析了模型结构的破坏过程,变形性能,位移、基底剪力、加速度响应以及滞回性能等地震反应特性。试验结果表明,交错桁架结构在桁架方向具有很强的承载力和抗侧刚度,在地震反应中的刚度退化不明显,能很好满足抗震规范的位移验算要求和“小震不坏,中震可修,大震不倒”的设计要求。其次,建立了基于模态静力弹塑性分析和弹塑性需求谱的改进能力谱方法,利用有限元软件SAP对试验结构模型进行了模拟分析,获得了7度和8度罕遇地震下结构的楼层侧移、层间位移角包络曲线及塑性铰发展机制,且与试验及其时程分析结果吻合良好,验证了本文改进能力谱方法的合理性,同时进一步表明交错桁架结构在地震作用下可满足规范的变形及设防要求。最后,基于规范“两阶段叁水准”的抗震设计要求,建立了直接基于位移的高层钢交错桁架结构的抗震设计方法,并对一12层交错桁架算例进行了试设计和验证;在此基础上建立了一系列实际工程算例,运用改进的能力谱方法,进行了不同结构高宽比、构件尺寸、地震烈度、桁架的高跨比、空腹节间距下交错桁架结构的变形、塑性铰发展机制以及耗能等抗震性能分析,提出了设计建议,包括:8度抗震设防区高宽比宜小于4,9度抗震设防区不宜采用交错桁架结构,结构影响系数可取为0.35以及相应构件的宽厚比、长细比及轴压比限值等。
杨文伟[2]2013年在《钢结构交错桁架体系的高等分析》文中认为交错桁架结构体系是钢结构中的一种新型承重结构体系,国内外对钢结构交错桁架体系的结构布置、经济性能、受力特点、楼板和钢桁架共同作用、上下部结构共同作用、结构静力和动力弹塑性分析、结构静力弹性实验、静力和动力简化计算方法、柱子计算长度、节点构造等方面进行了研究,也已建成了许多交错桁架结构体系的建筑,但至今还没有人对钢结构交错桁架体系的高等分析方法进行研究。本文结合国家自然科学基金(50808096)资助项目,首次对钢结构交错桁架体系的高等分析方法进行了研究,旨在满足结构设计的需要,推动钢结构交错桁架结构体系的尽快发展,填补国内外在钢结构交错桁架结构体系的高等分析研究方面的空白。本论文主要完成了以下工作：首先,根据连续介质力学理论构造出钢结构交错桁架体系空间单元的几何刚度矩阵和弹塑性刚度矩阵,算例分析表明这些矩阵能准确地计算出结构的空间二阶效应和空间单元弹塑性杆端力增量,计算结果具有良好的精度。其次,通过对交错桁架结构的一些算例对比,首次提出了支撑交错桁架结构这一新型交错桁架结构体系,该体系很好的解决了传统交错桁架体系侧向刚度较弱的问题。再次,为方便工程设计,本文首次提出了能同时考虑二阶效应、几何缺陷、构件截面的塑性发展和残余应力的交错桁架结构体系的简化设计方法,该方法的优点是利用基于精细塑性铰方法修改后的单元刚度矩阵,比较准确的计算钢结构交错桁架体系的内力和稳定承载力,该方法具有较强的可操作性。通过对交错桁架结构体系工作性能的研究,可以得出如下结论：1.交错桁架体系的纵向刚度明显弱于横向刚度,要保证纵向刚度满足规范要求,宜设置支撑体系来增加结构纵向刚度,改善结构在两个主轴方向刚度相差较大的现象；2.纵向支撑的布置能明显减小楼层位移和层间位移角,有效提高纵向抗侧刚度,从而提高结构的抗震和抗风性能；3.人字形支撑相比较于十字形支撑、V形支撑来说,适用性、经济性更好;4.交错桁架结构中大部分构件能均处于轴心受力的状态,可充分地发挥材料的性能,降低结构的自重,从而达到节约材料,降低结构造价的目的。5.交错桁架结构体系的最大层间位移角都发生在底部几层,因此,设计交错桁架结构体系时,应加强底部几层的设计。6.结构的高宽比变化对结构的二阶效应和极限承载力的有较大的影响。当高宽比增大时结构的二阶效应增大,极限承载力减小。
彭珊[3]2004年在《钢结构交错桁架体系的抗震性能研究》文中研究表明钢结构交错桁架体系具有经济、实用、高效的优点，近年来，已受到国内外工程界和学术界的关注。钢结构交错桁架体系在国外工程中日益增多的应用，促使我国学者也在加紧对这种结构的理论研究，以期在国内尽快推出工程实例。本文就是基于上述原因，参考国外已有的相关规程，运用ETABS有限元程序，对交错桁架的抗震性能在理论上进行研究，并得出了交错桁架结构的抗震性能评价。 本文对钢结构交错桁架体系进行了弹性反应谱分析、输入了两条强震记录进行弹性以及弹塑性时程分析，对比了20层混合式和20层纵向带支撑混合式在弹性阶段及弹塑性阶段的抗震性能区别，得出纵向带支撑不但有利于增大纵向的刚度，还可以减小结构底层层间变形的结果；利用pushover的位移系数方法得出了结构的目标位移，并得出了两种结构的破坏模式。 本文还对8层的混合式钢结构交错桁架体系、8层的空腹式交错桁架体系的进行了弹性和弹塑性分析，从分析结果中可以看出，8层的两种形式的结构都适合用于8度强震区的叁类场地土区，但混合式的薄弱层是在结构底层，而空腹式的薄弱层是在结构的第3层，而且两者的破坏模式也有所不同。
蒋立人[4]2007年在《钢结构交错桁架体系抗震性能分析》文中提出钢结构交错桁架体系是建筑钢结构的一种新型结构体系,其在加大侧向刚度的同时,又能提供大面积的无柱空间,方便了建筑上的灵活布置。交错桁架结构体系是一种经济、实用、高效的结构体系,发展这样的结构体系符合住宅建设的发展方向。国内外学者对这种体系进行了一定的理论分析,在国外也有了不少的工程实践,但在国内尚无工程实例。对于我国这样一个地震多发区,研究其抗震性能具有一定的理论意义和应用价值。本文在总结和吸取前人研究成果的基础上,针对钢结构交错桁架体系的整体抗震性能进行研究。本文采用ETABS软件建立了多层(6层)和小高层(12层)两种钢结构交错桁架体系叁维结构模型并区分桁架落地与不落地不同的情况,并分析了不同模型在地震作用下结构反应的异同。采用反应谱法和弹性时程分析法对各模型的动力特性及动力反应进行分析,得出多层及小高层结构的抗震薄弱部位均位于结构下部的结论。本文重点采用Pushover方法对结构进行分析,研究不同的桁架情况和不同的抗震设防情况下,交错桁架结构的承载力情况、变形情况以及塑性铰出现规律,并得出不同情况对交错桁架结构的影响规律,指出在该类型结构设计时应注意优化桁架腹杆截面并对下部柱适当加强。通过本文的分析可知,钢结构交错桁架体系具有良好的抗震性能,值得在我国大力推广使用。
何路衡[5]2008年在《钢结构交错桁架体系抗震性能研究》文中研究说明钢结构交错桁架体系是一种经济、实用、高效的新型钢结构体系,该体系在国外得到了不少实际工程应用,但在国内还很少应用,且尚无相应的结构设计和构造规范可以参考。本文主要是采用反应谱法、时程法,运用ETABS有限元程序,对多个交错桁架结构模型进行了比较分析,对比了它们在多遇地震下的抗震性能。主要考察了混合式桁架和空腹式桁架的一阶抗震性能,对比了桁架的支撑布置、节点做法、桁架的高跨比、不同桁架形式、不同节间距对结构体系一阶抗震性能的影响。分析结果表明八层的空腹式交错桁架体系不适合在8度(0.3g)Ⅲ类场地条件下使用;八层的混合式交错桁架体系在横向和纵向不加支撑的情况下也是不能满足8度(0.3g)Ⅲ类场地条件下多遇地震变形要求;体系的支撑布置、节点做法、桁架的高跨比、不同桁架形式对交错桁架体系一阶抗震性能均有不同程度的影响。本文还通过静力弹塑性Push-over分析法考察了交错桁架体系在罕遇地震下的弹塑性性能,对比了不同层数、不同结构布置的交错桁架体系的塑性铰发展模式,以及薄弱环节位置,并评价了交错桁架体系在8度(0.3g)Ⅲ类场地条件下的罕遇地震抗震性能。计算结果表明八层的混合式交错桁架结构体系的薄弱位置在底层,十六层的混合式交错桁架结构体系的薄弱位置在偶数榀底部吊杆层。Push-over分析结果表明交错桁架结构体系能满足8度(0.3g)Ⅲ类场地条件下罕遇地震抗震要求。
徐伟[6]2008年在《高层交错桁架体系钢结构的空间稳定性研究》文中指出本论文主要完成了以下工作:(1)根据有限变形理论叁维虚功增量方程,采用更新的UL列式法,推导出交错桁架结构整体稳定分析的单元刚度矩阵,该刚度矩阵综合反映了单元的剪切效应、二阶效应、翘曲分布、半刚性连接、单元初应力刚度等因素的影响,同时建立交错桁架结构的非线性有限元力学模型,为钢结构交错桁架体系计算软件的编制提供理论基础。(2)运用门槛刚度将交错桁架划分为强、弱支撑交错桁架,其目的是为了运用传统的计算长度系数法来考虑结构的稳定性。通过算例分析可知建筑的高宽比和桁架的跨高比对结构的二阶效应具有很大的影响,因此在分析中应引入二阶分析方法来考虑结构的整体稳定性。(3)对结构整体稳定的判定准则进行了研究,并以此为依据提出了高层交错桁架体系的整体稳定判定准则,即依据荷载—位移曲线切线斜率控制和单元刚度矩阵(正定)控制。并且根据直接P-Δ分析法,提出考虑整体二阶效应的简化计算方法,从而大大提高了计算效率。并且根据研究,对高层交错桁架体系整体稳定性的设计提出了一些建议。
杨磊[7]2007年在《钢结构交错桁架体系抗震性能研究》文中研究说明交错桁架结构体系作为一种新型的建筑结构形式,具有经济、实用、高效的优点,是一种具有很大市场需求、符合可持续发展战略的结构形式。近年来,随着钢结构交错桁架体系在国外工程中日益增多的应用,促使我国学者也在加紧对这种结构的理论研究,以期能在国内尽快推出工程实例。本文回顾了钢结构交错桁架体系的理论研究、受力特点以及结构抗震分析理论和方法,并以此为基础,对钢结构交错桁架体系的抗震性能进行了分析研究。混合式桁架是交错桁架结构体系中最常用的一种桁架形式,所以本文选用混合式交错桁架为基本分析模型。首先运用反应谱法对钢结构交错桁架体系在抗震设防烈度为八度,二类场地土条件下多遇地震的性能进行了分析;而后,通过对该体系输入两条强震记录和一条人工模拟的加速度时程曲线进行时程分析,得到结构在多遇和罕遇地震作用下的反应特点。同时,将结构的弹性时程和弹塑性时程分析结果比较,得出了结构在弹性阶段和弹塑性阶段的抗震性能区别。此外,本文以不同空腹节间长度的交错桁架为算例,运用反应谱法和时程分析方法分析了桁架空腹节间长度变化对结构抗震性能的影响。结果表明:结构的振型周期、桁架弦杆弯距、结构横向底部剪力以及结构的楼层位移和层间位移角均随着空腹节间的增加而增大。因此,建议在实际结构设计中,在满足建筑功能的要求下,空腹节间的长度应尽量小。
莫涛[8]2003年在《钢结构交错桁架体系的弹塑性全过程分析理论与试验研究》文中进行了进一步梳理交错桁架结构体系是钢结构中的一种新型承重结构体系，国外对这种体系进行了一定的理论分析，并也有了一些工程实践。但当将这类结构体系运用到高层建筑中时，如何考虑结构变形对内力的影响、如何判定结构的极限承载力，对于这类体系的设计具有重要的指导作用，而国内外在这方面的研究尚属空白。本文结合教育部科学技术研究重点项目(项目号99089)，和国家自然科学基金(批准号50078021)、高校博士点基金(批准号2000053203)等资助项目，首次对交错桁架结构体系展开空间叁维的二阶弹塑性全过程分析和模型试验研究，旨在为该结构在工程中的应用提供设计依据，为我国制定《轻型房屋钢结构技术规程》提供理论基础。 本论文主要完成了以下工作：首先，根据连续介质力学理论构造出的交错桁架结构空间单元的几何刚度矩阵和弹塑性刚度矩阵，算例分析表明这些矩阵能准确地计算出结构的空间二阶效应和空间单元弹塑性杆端力增量，计算结果具有良好的精度。其次，通过对交错桁架结构的一些算例对比，得到了该结构一些带规律性的结论，这是国内首次对交错桁架体系进行空间叁维的弹塑性全过程分析。第叁，为方便工程设计，本文首次提出了交错桁架结构体系考虑空间整体二阶效应的简化设计方法，该方法的优点是能用修正后的空间一阶分析的结果来反映结构考虑二阶效应后的响应，具有较强的可操作性。最后，本文还进行了试验研究，这是国内外对高层交错桁架体系的首次模型试验研究。试验结果与理论分析结果吻合良好，这说明在理论分析中选用楼板平面内无限刚性的模型是可行的。同时试验现象也表明，楼板在协调相邻两榀桁架共同工作时起了重要的作用，其水平剪力在楼板中的传递是通过楼板中的拉力场来实现。
许红胜[9]2003年在《钢结构交错桁架体系的抗震延性性能分析》文中认为钢结构交错桁架体系由于其经济性和建筑布置的灵活性等优点得到了广泛的重视，要让工程技术人员熟悉和了解它，需要在设计方法、构造细节以及抗震减灾理论等方面进行大量的工作。 本文作为国家自然科学基金资助项目(批准号5007802)中子课题研究的一部分内容，主要对于钢结构交错桁架体系在强震下的基本破坏模式和体系整体抗震延性性能进行分析和评估。在本文中，主要创新工作有以下一些： 1)为了保证结构弹塑性分析的有效性，存单元层次上，推导出了可以有效考虑构件二阶效应的空间薄壁梁单元的几何非线性刚度矩阵，极大提高了几何非线性分析的计算效率；推导出了考虑构件塑性强化的采用双曲面模型的空间薄壁梁单元的塑性刚度矩阵，确保了弹塑性分析的准确性和可靠性。 2)通过二个设计算例，利用静力弹塑性分析方法和弹塑性时程分析方法，对在强震作用下，钢结构交错桁架体系的可能破坏模式进行了分析和评价。指出分析所得的塑性铰分布图中，塑性铰大量分布在桁架腹杆和中间空腹节间弦杆处，而柱中塑性铰发展则很少，这样的破坏模式符合次要构件破坏，而主要受力构件基本不破坏的抗震设计思想。 3)通过钢结构交错桁架体系与钢框架、钢框架—支撑和钢框架—砼剪力墙体系在强震下的弹塑性时程曲线和理论分析得到的位移滞回曲线的比较，指出空腹交错桁架体系的位移延性性能基本与钢框架体系相当，而混合交错桁架体系的位移延性性能则稍差，基本与钢框架—砼剪力墙体系相当。 4)通过不同桁架形式对整体延性的影响作用的分析比较，指出采用本文中给出的SCT桁架形式可以在保持抗侧刚度基本不削弱的情况下，较好改善混合交错桁架体系的整体延性性能。 5)通过桁架采用不同连接计算模型的比较，指出在钢结构交错桁架的制作中，无论是混合桁架体系还是空腹桁架体系，都希望能够保证桁架腹杆与弦杆的可靠连接。 6)通过桁架不落地对于交错桁架体系整体延性的影响作用的研究，指l}}柑架不落地带来了交错杭架体系抗侧刚声夏的厂降，少补泞致抗震中不利的破坏模式的产‘!二。因此，建议将析架不落J一也的结构处卫})作为钢结构交错柑架体系抗震设计宜避免的处理力一式。建议在8度设防的抗皮地区不宜采川析架不落地的钢结构交错柑架体系。 7)通过高宽比对钢结构交错析架体系的整体延性的影响分析，建议在7度及以下抗震设防地区，钢结构交错精架体系的高宽比宜小于5;在8度抗震设防地区，钢结构交错析架体系的高宽比宜小于4。
李虎[10]2007年在《多层空腹式交错桁架钢结构体系滞回性能试验研究》文中研究指明钢结构交错桁架结构体系是以钢框架结构为基础发展而来的一种可用于高层钢结构建筑的新型结构方案。国内外学者对这种体系进行了一定的理论分析，在国外也有了不少的工程实践，但由于目前对其抗震性能，尤其是试验研究的滞后，导致国内对这种结构体系的研究成果还不足以用于制定设计规范和指导工程实践，因此在我国该结构体系工程中的应用很少。论文结合“国家科技部科研院所技术开发专项基金项目”—《交错桁架体系应用技术开发》对多层空腹式交错桁架钢结构体系在低周反复水平荷载作用下的滞回性能试验进行了系统的研究。选题具有较高的理论意义和学术价值，有利于促进这种结构体系在我国的推广应用。根据试验的需要，采用相似理论，依据相关规范、资料，论文进行了一个五层空腹式交错桁架钢结构体系1／3模型的设计，包括结构构件、节点和楼板的设计验算，并绘制了试件加工详图。然后考虑了材料和几何非线性，采用ETABS有限元程序提供的静力非线性Pushover分析功能，对试件进行了单调加载的弹塑性分析，得到了不同加载阶段的应力—应变分布规律以及变形规律。根据Pushover的分析结果，制定了模型试验的方案；包括加载方案、位移计和应变片布置等。通过试验，分析了在低周反复水平荷载作用下，空腹式交错桁架钢结构体系的抗震性能和破坏模式，包括滞回性能、强度降低和刚度退化情况、结构延性、吸能能力以及破坏模式等。试验结果表明：空腹式交错桁架钢结构体系的延性较好，变形能力和耗能能力较强，但侧向刚度偏弱，为后续的研究工作奠定了良好基础。
参考文献：
[1]. 高层钢交错桁架结构基于性能的抗震分析与设计方法研究[D]. 谢俐. 长安大学. 2008
[2]. 钢结构交错桁架体系的高等分析[D]. 杨文伟. 兰州大学. 2013
[3]. 钢结构交错桁架体系的抗震性能研究[D]. 彭珊. 西安建筑科技大学. 2004
[4]. 钢结构交错桁架体系抗震性能分析[D]. 蒋立人. 西南交通大学. 2007
[5]. 钢结构交错桁架体系抗震性能研究[D]. 何路衡. 中南大学. 2008
[6]. 高层交错桁架体系钢结构的空间稳定性研究[D]. 徐伟. 长安大学. 2008
[7]. 钢结构交错桁架体系抗震性能研究[D]. 杨磊. 内蒙古工业大学. 2007
[8]. 钢结构交错桁架体系的弹塑性全过程分析理论与试验研究[D]. 莫涛. 湖南大学. 2003
[9]. 钢结构交错桁架体系的抗震延性性能分析[D]. 许红胜. 湖南大学. 2003
[10]. 多层空腹式交错桁架钢结构体系滞回性能试验研究[D]. 李虎. 西安建筑科技大学. 2007