鋼結構的延性和抗震設計理論

《鋼結構的延性和抗震設計理論》是依託浙江大學，由童根樹擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：鋼結構的延性和抗震設計理論
• 依託單位：浙江大學
• 項目負責人：童根樹
• 項目類別：面上項目

項目摘要

目前的結構抗震設計方法國內外存在巨大差距，對結構影響係數應該包含哪些因素，如何將結構影響係數合理地與隨後具體的構件設計相聯繫，國內外均還沒有統一思想，系統化的抗震設計理論還有待完善。本項目對鋼結構和鋼構件的延性、滯回曲線進行歸納總結和補充的試驗和理論研究，研究鋼結構的彈塑性動力學，探討延性、阻尼、後期剛度、耗能能力、滯回曲線形狀、超強、二階效應等因素在各經典動力荷載下對結構彈塑性動力回響的影響。通過地震作用下單自由度和多自由度體系的彈塑性時程反應分析，對計算地震力採用的結構影響係數進行計算，並進行統計規律研究，通過可靠度分析，提出與荷載分項係數配套的結構影響係數。提出面向地震力計算和抗震設計的抗側力體系、構件、連線節點和截面的分類體系，並與結構影響係數相聯繫。對雙重抗側力結構中支撐架採用弱剪和強剪的設計方法對結構抗震性能的影響進行分析，提出不同抗震抗側力支撐架宜採用的設計措施

結題摘要

對衝擊和簡諧荷載作用下單自由度體系動力回響進行了研究，分析了彈性、安定、塑性荷載下四種滯回模型的能量和位移反應，考察了阻尼、耗能能力和二階效應的影響。 　　對四類場地370條地震波下的彈塑性單和多自由度體系進行分析，獲得了不同延性、雙周期標準化的地震力調整係數譜，得到了多自由度修正、阻尼比修正係數譜、彈塑性動力放大係數譜、二階效應放大係數譜、彈塑性位移放大係數譜。考慮承載力退化的雙周期標準化地震力調整係數譜，提出與退化體系等效的理想彈塑性模型，得到了雙重抗側力SDOF體系的地震力調整係數和動力放大係數譜。 　　對懸臂柱和三桿框架進行了推覆分析，考察其曲率延性和位移延性關係，提出了兩者之間的關係曲線。 　　對彈塑性壓桿、壓彎桿的荷載與變形關係進行了研究；構造了荷載—位移關係的表達式。分析了三種支撐截面構件的延性，對延性與長細比的關係進行了擬合。 　　分析了橫樑加強和未加強人字支撐對、交叉支撐對的抗側承載力及超強係數，擬合了公式。考察了三種支撐對的壓撐和拉撐各自的抗側力變化過程。 　　推導了單層框架彈塑性階段的抗側力-側移曲線關係，發現豎向荷載使得框架的抗側力性能分為三個近似線性的階段，提出了三個階段的抗側力性能計算式。研究了框架與三種支撐架在彈塑性階段如何協調共同抵抗地震作用。發現框架與支撐體系的抗側能力並不是同時達到峰值。除材料超強外，雙重抗側力體系的超強主要來源於壓撐屈曲時框架尚未發揮的承載力和受拉支撐拉力的增長潛力，框架極限承載力占基底剪力的份額越大，支撐長細比越大，體系的超強係數越大，抗震性能越好。 　　對五種邊界條件的均勻受壓矩形板進行非線性分析，得到壓力—壓縮變形曲線，取承載力下降15%處的變形作為計算板件壓縮延性，擬合了公式，可適用於不同屈服強度的鋼材。對受彎和壓彎狀態下的四邊簡支矩形板以及受彎翼緣板進行彎矩曲率分析，採用曲率定義受彎板件的延性，壓彎板件的延性還採用了板件邊緣纖維壓應變來定義延性。擬合了延性計算公式。對壓彎荷載下的工字形和箱形截面進行非線性分析，得到彎矩曲率曲線，採用曲率定義截面延性。對軸壓比在0～0.8間的截面了的延性係數進行公式擬合。 　　提出了以結構影響係數的大小來確定截面的分類的概念和方法。根據結構延性反推出對截面的延性要求，利用截面延性係數計算公式推出截面板件寬厚比分界。