半刚性连接钢框架动力特性与时程分析.pdf

山东建筑大学硕士学位论文半刚性连接钢框架动力特性与时程分析姓名:马翠玲申请学位级别:硕士专业:结构工程指导教师:郭兵20070501山东建筑大学硕士学位论文摘要学术界和工程界普遍认为,梁柱焊接的刚性连接具有较好的抗震性能,因此在工程中广泛应用,但1994年美国的北岭(Northridge)和1995年日本的阪神大地震中,许多采用全焊接刚性连接的钢结构节点遭到了严重的脆性破坏,改变了人们传统观点,所以这两次地震引起了工程技术人员对连接的重新审视。为了探讨不同梁柱节点钢框架动力特性的差别,本文分别对焊接连接、端板螺栓连接、角钢螺栓连接钢框架进行了动力试验。试验结果表明:焊接连接,端板螺栓连接钢框架自振周期相对较小;楼板对框架的动力性能有很大影响,并且消弱了梁柱节点刚度对框架周期的影响程度。在试验的基础上,为了进一步的探讨刚性及半刚性钢框架的动力特性,本文结合工程实际设计了10个系列,共50个有限元试件。通过ANSYS分析软件,建立半刚性钢框架的有限元模型,对框架进行模态分析以及在地震荷载作用下时间历程方面的动力性能分析,来探讨框架层数、框架跨数,尤其是梁柱连接节点的转动刚度等参数对钢框架动力特性的影响。试验和分析表明:半刚性钢框架结构在地震荷载作用下具有良好的抗震性能。当框架采用半刚性节点时,尽管降低了框架的刚度和稳定性,但其又具有较好的延性和耗能能力,不但可以增加结构的阻尼,延长结构周期,而且可以降低振幅,从而达到降低震害的目的。半刚性钢框架的动力性能研究是工程界重点研究的课题之一,研究及应用前景十分广阔,可以为制定国家相关规范、指导工程设计和抗震减灾工作提供参考依据。关键词:半刚性钢框架,地震荷载,动力分析,有限元·:本课题为山东省自然科学基金资助项目(Q2003F01)山东建筑大学硕士学位论文TheTime—haracteristicsofSemi—rigidSteelFramesMaCuffing(StructuralEngineering)DirectedbyGuoBingABSTRACTItisbelievedthattheweldedrigidbeam-,alargenumberofweldedbeam-to—columnconnectionsofsteelmomentframeswereheavilydamagedinthe1994USANorthridgeEarthquakeandthe1995JapanHyogoken—NanbuEarthquake,—rigidsteelframes,thepaperCalTythedynamictestontheweldconnection’s,theend—plateconnection’sandtheangleconnection’’s,theend-plateconnection’ssteelfranleisslnallrelatively;haractersandabatestheinfluenceofrotationstiffnessofbeam-to--rigidsteelframe,thepaperdesign10series(altogether50)·rigidsteelframewiththesemi—rigidconnectionsestablishedinthispaper,,themodeandtime·haracteristicsofsemi—rigidsteelframes,theseparametersincludethefranle’sfloornumber,theframe’sspannumberandtheframe’sdamp,especiallytherotationstiffnessofbeam—to—paringwiththesteelframestructure,thoughthe