论文部分内容阅读
钢框架-预应力结构体系是采用预应力索作为抗侧力构件抵抗结构的侧向荷载,横向和纵向布置框架梁和框架柱,作为主要的承重构件,这种结构形式有效的利用钢材的强度,减轻结构自重,同时减少了传统斜撑抗侧力框架结构复杂节点的数目。其研究具有较高的工程价值。 本文综述了抗侧力体系、高性能钢及预应力钢结构的发展现状,总结了研究中存在的不足和问题,重点研究了钢框架-预应力结构体系的静力及动力性能。 针对Q345、Q460及Q690三种钢材强度的单榀钢框架,本文进行了不同钢材强度、不同布索方案及不同预应力度下结构的模态分析,研究结果表明,钢框架-预应力结构比传统钢框架结构在不同布索方案和不同预应力度下,结构的前三阶自振周期均有减小,并且结构振型也发生较大变化。 按照规范方法将单榀钢框架承受的风荷载简化为节点荷载施加于结构的侧向节点,比较分析了布索方案、预应力度和钢材强度三因素下结构的侧移及层间侧移的变化,分析结果表明,三种钢材强度的钢框架-预应力单榀框架在布索方案和预应力度两因素变化下,结构的节点侧移和层间侧移表现出相同的规律。结构采用布索方案一布索施加预应力时,结构的节点侧移及层间侧移模式均有较大变化,结构采用布索方案二布索施加预应力,结构的节点侧移及层间侧移模式变化不大。 选取EI-centro波,对结构进行了非线性时程分析,比较了钢材强度、布索方案及预应力度三因素下钢框架-预应力结构体系的位移及内力的响应。分析表明,框架柱的轴力因施加预应力而显著增加;框架梁的弯矩随着预应力度的增加而减小,布索方案一下的框架梁的轴向压力显著增加,梁变为压弯构件,布索方案二下框架梁的轴向力由压力变为拉力,梁变为拉弯构件。钢框架-预应力结构在地震作用下的节点侧移峰值显著减小:布索方案一下,节点侧移峰值随预应力度增大而有所增加;布索方案二下,节点侧移峰值随预应力度变化不大。钢框架-预应力结构顶点侧移时程曲线较钢框架结构的侧移时程曲线有较大变化,结构顶点侧移在施加预应力后衰减速度变快,结构顶点侧移响应主要发生在前6秒。本文所研究的成果将为钢框架-预应力结构体系的深入研究提供重要参考价值。