某大型火电厂主厂房钢框排架结构试验及静力弹塑性分析

论文摘要

大量震害表明，强烈的地震作用往往会给人们的生命财产造成严重危害。火电厂作为重要的电力设施和生命线工程，必须具有良好的抗震性能。火电厂主厂房框架结构无论是横向还是纵向刚度都不均匀，尤其是纵向各列框架的抗震支撑往往因设备或管道布置的需要，不可能完全按照有利于抗震的形式进行设置，导致结构整体的刚度中心与质量中心偏离较大，地震时主厂房会产生严重扭转，因此对该类结构抗震性能进行研究具有非常重要的理论意义与实际工程应用价值。本文对某大型火电厂主厂房单榀横向钢框排架结构以1:10的缩尺比例进行拟静力试验研究。通过对该钢框排架结构施加低周反复荷载获得该模型结构的荷载-位移滞回曲线及骨架曲线，并在此基础上分析研究了结构的屈服荷载、变形恢复能力、延性、刚度及强度退化规律等，研究结果表明此钢框排架结构具有较好的抗震性能。此外，本文还利用有限元软件SAP2000对试验模型进行模拟分析并与试验结果进行对比，结果表明两者吻合较好，说明本文采用的有限元分析方法是可行的。在此基础上利用SAP2000程序按照两种常用的侧向加载模式对钢框排架原型结构在8、9度抗震设防烈度下进行Push-over分析。通过对结构的基底剪力-顶点位移曲线、能力谱曲线等来判断结构的变形能力和抗震承载力是否能达到相应性能目标。结果表明，在8、9度抗震设防烈度下该钢框排架能满足结构弹塑性变形要求，原型结构具有良好的抗震性能。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 框排架结构研究现状
• 1.3 Push-over 分析法研究现状
• 1.4 钢结构厂房的抗震性能
• 1.5 本文所研究的内容
• 2 试验方案
• 2.1 试验目的
• 2.2 试件设计
• 2.2.1 模型相似系数
• 2.2.2 试件尺寸
• 2.2.3 试件材料特性
• 2.3 试件制作
• 2.3.1 梁柱节点连接
• 2.3.2 柱脚设计
• 2.3.3 试验测试内容与方法
• 2.4 加载方案
• 2.4.1 加载装置
• 2.4.2 配重方法
• 2.4.3 水平加载
• 2.4.4 煤斗梁竖向加载
• 2.4.5 拟静力试验加载制度
• 2.5 本章小结
• 3 试验结果与分析
• 3.1 试验过程及破坏特征
• 3.2 试验结果及分析
• 3.2.1 滞回曲线
• 3.2.2 骨架曲线及屈服点的确定
• 3.2.3 结构的延性
• 3.2.4 结构的变形
• 3.2.5 结构刚度的退化
• 3.2.6 结构强度的退化
• 3.2.7 结构的耗能能力
• 3.2.8 结构的塑性铰
• 3.3 本章小结
• 4 静力弹塑性分析
• 4.1 静力弹塑性分析方法概述
• 4.1.1 静力弹塑性分析方法的基本假定
• 4.1.2 等效单自由度体系
• 4.1.3 目标位移
• 4.1.4 水平荷载加载模式
• 4.1.5 Push-over 分析法的实施步骤
• 4.2 Push-over 分析的实现
• 4.2.1 建立结构的分析模型
• 4.2.2 塑性铰的定义和设置
• 4.2.3 侧向加载模式
• 4.2.4 分析工况
• 4.2.5 加载控制
• 4.3 模型结构有限元分析与试验的对比
• 4.4 原型结构的抗震性能分析
• 4.4.1 原型结构的基底剪力-顶点位移曲线
• 4.4.2 原型结构的性能评价
• 4.5 原型结构相关问题的研究
• 4.6 本章小结
• 5 结论和展望
• 5.1 结论
• 5.1.1 拟静力试验主要结论
• 5.1.2 静力弹塑性分析主要结论
• 5.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录
• 附录一：攻读硕士期间的研究成果
• 附录二：硕士期间参与的主要科研项目