论文部分内容阅读
在钢结构建筑中,钢柱脚是上部主体结构与基础连接的重要节点,将上部荷载有效的传递至基础,同时也直接关系到结构整体的内力分布与变形性能。外露式柱脚以其安装方便、有效缩短施工期以及造价低等优点主要应用于轻型钢结构及中低层建筑中。在工程实际中,一般将外露式柱脚简化为铰接或者刚接,没有考虑柱脚实际存在的转动刚度的作用,会增加预测结构反应的不确定性,影响经济性和安全性。本文主要对外露式柱脚及其对上部钢框架结构抗震性能的影响进行了研究,主要研究内容如下:首先对中国、美国、日本和欧洲四个国家有关外露式柱脚连接的设计方法进行了分析研究,主要介绍了抗弯承载力、抗剪承载力、转动刚度的计算方法。基于此指出目前的设计方法中存在的不足以及需要通过进一步的研究来确定的内容,为我国今后有关外露式柱脚的研究提出了相应的建议。基于上述研究,利用结构非线性分析工具Opensees建立一个4层3跨的钢框架模型,对其进行地震作用下的弹塑性时程分析,研究柱脚连接的转动刚度和滞回性能对钢框架结构抗震性能的影响,比较结构变形、滞回曲线、各构件塑性耗能分布等方面的特征,探讨在工程实际中采用半刚接柱脚的可能性,为外露式柱脚在工程中的推广应用和工程抗震提供参考。得到以下主要结论:(1)在设计时不建议把外露式柱脚简单的考虑为铰接柱脚,而应考虑柱脚转动刚度的贡献;考虑柱脚为半刚接,结构具有更大的耗能潜力来防止整个结构发生破坏。(2)当柱脚连接的转动刚度为底层柱刚度的2倍时,可近似考虑柱脚连接为刚接节点进行地震时程分析。(3)考虑柱脚连接的滞回特性可更准确的模拟结构在地震作用下的行为,并且随着柱脚连接转动刚度的增大,柱脚的滞回性能对结构整体的影响增大。因此,在工程应用中应考虑外露式柱脚实际存在的转动刚度,使得设计更接近结构的真实性能,减少用钢量,降低经济成本,并推动优化结构设计的发展。