薄壁钢结构抗震能力的评估方法


第一作者简介:高琼贤(1967),女,硕士。主要研究方向:结构工程。电子邮件:gqx公共。

薄壁钢结构抗震能力的评估方法高琼贤,王海英(昆明理工大学,昆明理工大学,昆明昆明弹塑性分析(推覆分析)方法和基于破坏的短柱延性公式准则,提出了一种简单实用的评估方法。

0简介在罕见地震下,地震结构将进入弹塑性状态。为了满足结构在大地震作用下的抗震要求,必须研究结构的弹塑性变形。因此,结构弹塑性分析已成为抗震设计的重要组成部分。目前,结构弹塑性分析主要包括动态弹塑性分析和静态弹塑性分析。动态弹塑性分析也是弹塑性时间历史分析的最可靠方法。但是,该方法技术复杂,计算量大,结果处理繁琐,通过选择不同的地震波获得的相同结构响应差异很大,因此在实际工程中的应用受到限制。相对而言,静态弹塑性分析(推覆分析)是一种用于结构非线性地震响应的简化计算方法。它具有很强的实用性,近年来已在国内外广泛使用。

近年来,薄壁钢结构取得了飞速的发展。然而,先前地震中钢结构的地震破坏表明,在强地震下,钢结构很容易被局部或整体屈曲破坏。因此,评估薄壁钢结构在地震作用下的抗震能力成为亟待解决的问题。在中国这方面的研究几乎是空白。在实际应用中很难考虑这种屈曲,因为同时考虑了可靠性和简便性。大量的实验和数值分析表明,薄壁钢结构的临界局部屈曲主要发生在有效破坏范围内的构件的凸缘部分,而结构的最大抗震能力由抗弯承载力决定。这部分。通过确定有效损伤范围,可以通过模拟短柱的延性公式,提出简化的薄壁钢结构延性估算公式。

1方法概述此方法的具体步骤如下:1)根据结构的布局和载荷,建立分析模型(如图1所示)。如果是多自由度系统,地震响应主要是由第一次振动引起的。类型控制的多自由度系统等效于单自由度系统。

在《昆明科技大学学报》(技术版)中,b是箱形截面的宽度h是箱形截面的高度A是截面面积M是截面到Z的塑性矩轴。

破坏标准2当箱形截面压缩法兰的平均压缩应变E等于破坏时的压缩应变E时,结构达到极限状态。在文献中,已经对在压缩和弯曲条件下具有竖向加劲肋的箱形短柱的性能进行了广泛的研究,并获得了应变破坏的经验公式:其中P是屈服的轴向力P。轴压R是否为法兰的宽厚比?

是加劲肋的纵横比。

在文献中,根据实验分析,破坏的经验标准由顶部位移表示:其中屈服后荷载是对应于95个峰值荷载的结构的顶点位移。

在框架结构中,达到临界弯曲状态的一个以上的部分(图1),并且应该检查每个部分。在薄壁钢结构中,局部会发生过度变形,结果会导致意外的应力重新分布。因此,在静态弹塑性分析中,应施加塑料铰接结构的周期性和水平载荷。仔细的计算和控制。

3案例分析为了证明这种评估方法的实用性和合理性,本文使用单层刚性框架(如图1所示)进行案例分析,并与相同框架结构在反复重复下的实验数据进行比较。循环加载。

此示例的结构是单层框架。梁和柱的截面是具有加强筋且尺寸相同的箱形截面。在梁柱连接处,昆明科技大学(GTZ)的梁厚度和柱截面厚度增加了一倍。几何尺寸为:层高5 m,跨度4 m,b=h=500 mm,t=0。 276.在静态弹塑性分析中,根据地震响应谱计算结构顶部的水平荷载,并逐步加载荷载。循环分析直至破坏。该实验是一个循环重复荷载试验,垂直施加的恒载P=0。 1P y。表1显示了所用材料的机械性能。

材料的机械性能在此分析中,考虑到峰化后的最大强度,这是由于局部屈曲,柱腿出现裂纹以及细长载荷比较小的柱在循环载荷下的疲劳所致。对应于90的位移被用作评估延性的基础。

在测试中,在最大水平载荷附近,柱脚上的法兰首先出现弯曲。首先,仅加劲肋之间的法兰上的法兰局部弯曲,然后整个法兰板出现停滞。柱的屈曲和梁的屈曲不是同时发生的。

静态弹塑性分析与定期荷载试验的结构比较如图4所示。虚线为循环荷载试验曲线,粗点划线为实心弹塑性分析的结果。外壳。其中a点是静态弹塑性分析,柱法兰开始弯曲的点b和循环载荷试验的最大载荷点的b是静态弹塑性分析中的破坏参考点y。可以看出,考虑局部屈曲的钢结构静力弹塑性分析方法与试验结果非常接近。

4结论目前,结构的弹塑性分析已成为结构抗震设计的重要组成部分。弹塑性动力学方法由于其复杂性而在实践中受到限制。作为评估结构抗震能力的一种简化方法,静态超弹性分析在现阶段是可行的。在强地震下,钢结构很容易被局部或整体屈曲破坏。这种损坏主要发生在法兰处,并决定了钢结构的承载能力和延展性。为了实用方便和实用,在静态弹塑性分析中不容易考虑局部屈曲。因此,根据钢结构短柱破坏的经验标准,将局部屈曲用于破坏标准。考虑。计算分析和实验表明,该方法是合理有效的。

叶燎原,潘文。结构静力弹塑性分析( push over)的原理和计算实例[ J] .建筑结构学报, 2000, (1)杨浦,李英民,王亚勇,等。结构静力弹塑性分析( push over)方法的改进[ J ] .建筑结构学报, 2000,高琼仙,王海莹:薄壁钢结构抗震能力的评估方法

——