摘 要

型钢混凝土框架斜支撑结构是一种新型结构，它相较于型钢混凝土框架结构，有更佳的抵抗侧向变形的能力，和型钢混凝土框架剪力墙结构来比较，有造价低、吸收地震作用较小的优点，根据前人的经验和实践，在实际工程中，框架–支撑结构能够有效地抵御地震的危害。本文将对型钢混凝土框架人字形斜支撑进行研究，来分析型钢混凝土框架斜支撑的承载能力和抗震性能。

本文运用ansys有限元分析软件建立型钢混凝土框架人字形斜支撑的模型，并对型钢混凝土框架人字形斜支撑节点进行计算分析，得到想要获得的仿真数据，科学地分析型钢混凝土框架人字形斜支撑的抗震性能并得出结论。主要研究工作和结论如下:

1、使用ANSYS软件的APDL命令模块建立型钢混凝土框架人字形斜支撑模型，对模型进行模态分析和静力学分析，研究模型的抗震性能。

2、通过有限元计算分析我们得到以下结论:

(1)在研究混凝土裂缝图时发现，在受外力作用时，左柱和右柱先开裂，斜撑后开裂，且柱上的裂缝分布比斜撑上的要密集的多。所以在实际工程中，应该合理地作用这一结论，设计合适的柱尺寸和支撑尺寸，既保证了结构的安全，又能节约材料。

(2)通过顶梁左端的荷载位移曲线可知，型钢混凝土框架人字形斜支撑模型能够承受较大的水平荷载，证明模型具有非常好的承载能力。

(3)在应力云图分析中发现，型钢混凝土框架人字形斜支撑模型的最大承载力主要由型钢提供，所以模型的承载力很大。

(4)通过型钢混凝土框架人字形斜支撑节点模型的延性性能分析，模型整体的延性性能很好，满足抗震设计要求。

关键词:型钢混凝土、人字形斜支撑、抗震性能、有限元分析

Abstract

Steel reinforced concrete frame diagonal support structure is a new type of structure. Compared with steel reinforced concrete frame structure, it has better resistance to lateral deformation. Compared with steel reinforced concrete frame shear wall structure, it has advantages of low cost and absorbing smaller earthquake effects. According to previous experience and practice, in actual engineering, the frame-supporting structure can effectively resist the hazards of earthquakes. This paper will study the herringbone diagonal bracing joints of the steel reinforced concrete frame to analyze the bearing capacity and anti-seismic performance of the steel reinforced concrete frame diagonal support.

In this paper, ansys finite element analysis software is used to establish the model of the herringbone diagonal bracing of the steel reinforced concrete frame, and to calculate and analyze the herringbone diagonal bracing joints of the steel reinforced concrete frame to obtain the simulation data you want to obtain and scientifically analyze the anti-seismic performance of the steel reinforced concrete frame herringbone diagonal bracing and draw conclusions. The main research work and conclusions are as follows:

1. Use the APDL command module of the ANSYS software to establish the model of the steel concrete frame herringbone diagonal support node, and perform modal analysis and static analysis on the model to study the anti-seismic performance of the model.

2. Through finite element calculation and analysis, we get the following conclusions:

(1) When studying the concrete crack diagram, it was found that when subjected to external forces, the left column and the right column crack first, and then the diagonal braces crack, and the cracks on the column are more densely distributed than the diagonal braces. Therefore, in actual engineering, this conclusion should be used reasonably, and the design of appropriate column size and support size not only ensures the safety of the structure, but also saves materials.

(2) From the load-displacement curve at the left end of the top beam, it can be seen that the steel-concrete frame herringbone diagonal support model can withstand a large horizontal load, which proves that the model has a very good bearing capacity.

(3) It is found in the analysis of the stress cloud image that the maximum load-bearing capacity of the steel-concrete frame herringbone diagonal brace model is mainly provided by the steel, so the bearing capacity of the model is very large.

(4) Through the ductility performance analysis of the steel concrete frame herringbone diagonal support node model, the overall ductility performance of the model is very good, meeting the seismic design requirements.

Keywords: steel reinforced concrete, herringbone diagonal brace, anti-seismic performance, finite element analysis

目录

第一章:绪论 1

1.1研究背景及意义: 1

1.2 型钢混凝土的研究现状 1

1.2.1 型钢混凝土结构概况 1

1.2.2型钢混凝土结构优点 2

1.2.3 型钢混凝土结构的研究发展与应用 2

1.3 钢筋混凝土框架斜支撑的研究现状 3

1.3.1 钢筋混凝土框架斜支撑概况 3

1.3.2 钢筋混凝土斜支撑研究发展与应用 3

1.4型钢混凝土框架人字形斜支撑的研究现状 4

1.4.1 型钢混凝土框架人字形斜支撑概况 4

1.4.2 型钢混凝土框架人字形斜支撑研究发展与应用 4

1.5 本文研究内容 5

1.6 本章小结 5

第二章 型钢混凝土人字形斜支撑模型的建立 6

2.1引言 6

2.2 ANSYS有限元软件简介 6

2.3 单元类型选取 6

2.3.1 混凝土单元 6

2.3.2 钢筋单元 7

2.3.3 型钢单元 7

2.4 本构关系选择 8

2.4.1引言: 8

2.4.2 混凝土材料本构模型 8

2.4.3 钢筋材料本构模型 9

2.4.4 型钢材料本构模型 10

2.5有限元建模 11

2.5.1构件基本参数 11

2.5.2模型建立 11

2.5.3划分网格。 11

2.5.4 边界约束和加载方式 14

2.6收敛控制 14

2.7本章小结 14

第三章、型钢混凝土人字形斜支撑有限元分析 15

3.1主要分析内容 15

3.2应力云图分析 15

3.3位移图和裂缝图分析 18

3.3.1 x方向位移图 18

3.3.2 裂缝图 18

3.4 型钢混凝土框架人字形斜支撑的模态分析 19

3.4.1模态分析理论 19

3.4.2模态分析振型图 20

3.4.3 模态分析频率和竖向位移 23

3.4.4 结论 23

3.5梁端荷载位移曲线 23

3.6延性系数 24

3.6.1延性系数理论 24

3.6.2延性系数分析 24

3.7本章小结 25

第四章 结论与展望 26

4.1结论 26

4.2 展望 26

参考文献 28

致 谢 29

第一章:绪论

1.1研究背景及意义:

我国是一个受地震灾害威胁很严重的一个国家，近一百年以来，我国发生造成严重破坏的地震数百次，几乎遍布全国各个省份。近年来，地震的发生十分频繁，根据研究，专家们预测以后地震灾害的频率会更高。因此，在研究型钢混凝土斜支撑时，地震作用对型钢混凝土框架人字形斜支撑的影响的研究和分析就显得更加重要。论文“型钢混凝土框架人字形斜支撑节点抗震性能研究”是与某设计院合作项目“型钢混凝土斜支撑结构和T形型钢混凝土剪力墙有限元分析和试验”的子题，目的是在学习计算理论基础上，研究型钢混凝土框架中加入人字形斜支撑之后的抗震性能。本文对型钢混凝土框架人字形斜支撑节点进行有限元分析，探讨型钢混凝土人字形斜支撑节点抗震性能。本文研究工作及结论如下:

（1）运用ANSYS有限元软件建立型钢混凝土框架人字形斜支撑模型，将其底部的自由度全部约束，在左柱和右柱顶端施加均布荷载，在梁左端施加位移荷载，将模型从左向右推，对其进行模态分析和一些静力学分析，得出梁左端的荷载位移曲线，得到型钢混凝土框架人字形斜支撑模型的位移延性系数，研究其抗震性能。