对于交错桁架结构不同刚度腹杆下的受力性能分析①

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1、第１２卷第４期铁道科学与工程学报Ｖｏｌｕｍｅ１２Ｎｕｍｂｅｒ４２０１５年８月ＪｏｕｒｎａｌｏｆＲａｉｌｗａｙＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＡｕｇｕｓｔ２０１５交错桁架结构不同刚度腹杆下的受力性能分析①１，２１，２１，２周期石，焦姣，张大付（１．中南大学土木工程学院，湖南长沙４１００７５；２．中南大学高速铁路建造技术国家实验室，湖南长沙４１００７５）摘要：为改善交错桁架结构中斜腹杆的受力性能，提高该结构的耗能能力，结合美国一工程实例，设计单榀单层的交错桁架结构基本试件，研究其单调及循环加载时的受力性能。在此基础上设计另外２组不同刚度斜腹杆的对比试件，然后采用ＡＮ

2、ＳＹＳ对３组试件进行系统地对比分析，研究交错桁架结构的受力性能。研究结果表明：通过改变斜腹杆的刚度，使结构的塑性铰限定于预期设定的部位，建立合理的损伤机制，既能充分利用结构良好的抗侧移性能又能充分发挥结构的延性，可以在很大程度上提高交错桁架结构的抗震性能，为结构在抗震区的设计提供参考。关键词：交错桁架；塑性铰；有限元；刚度；耗能性能中图分类号：ＴＵ３９８．９文献标志码：Ａ文章编号：１６７２－７０２９（２０１５）０４－０８８７－０５Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅａｎａｌｙｓｉｓｏｆｓｔａｇｇｅｒｅｄｔｒｕｓｓｓｔｒｕｃｔｕｒｅｗｉｔｈｗｅｂｍｅｍｂｅｒｏｆｄｉｆ

3、ｆｅｒｅｎｔｓｔｉｆｆｎｅｓｓ１，２１，２１，２ＺＨＯＵＱｉｓｈｉ，ＪＩＡＯＪｉａｏ，ＺＨＡＮＧＤａｆｕ（１．ＣｅｎｔｒａｌＳｏｕｔｈＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＣｉｖｉｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｃｈａｎｇｓｈａ４１００７５，Ｃｈｉｎａ；２．ＣｅｎｔｒａｌＳｏｕｔｈＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＨｉｇｈＳｐｅｅｄＲａｉｌｗａｙＣｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＮａｔｉｏｎａｌＬａｂｏｒａｔｏｒｙ，Ｃｈａｎｇｓｈａ４１００７５，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆｏｂｌｉｑｕｅａ

4、ｂｄｏｍｉｎａｌｒｏｄｉｎｔｈｅｓｔａｇｇｅｒｅｄｔｒｕｓｓｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，ａｎｄｔｈｅｅｎｅｒｇｙｄｉｓｓｉｐａｔｉｏｎｃａｐａｃｉｔｙｏｆｔｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，ｔｈｉｓｐａｐｅｒｄｅｓｉｇｎｅｄａｓｉｎｇｌｅｃｏｍｍｏｎｍｏｎｏｌａｙｅｒｂａｓｉｃｓｐｅｃｉｍｅｎｏｆｔｈｅｓｔａｇｇｅｒｅｄｔｒｕｓｓｓｔｒｕｃｔｕｒｅｂｙｃｏｍｂｉｎｉｎｇｗｉｔｈａｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｅｘａｍｐｌｅｉｎｔｈｅＵｎｉｔｅｄＳｔａｔｅｓ．Ｔｈｅｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｕｎｄｅｒｍｏｎｏｔｏｎｉｃａｎｄｃｙｃｌｉｃｌｏａｄｉｎｇｗａｓｔｈｅｎｓｔｕｄｉｅｄ．Ｂ

5、ａｓｅｄｏｎｔｈａｔ，ｔｈｉｓｐａｐｅｒｄｅｓｉｇｎｅｄｏｔｈｅｒｔｗｏｇｒｏｕｐｓｏｆｃｏｎｔｒａｓｔｓｐｅｃｉｍｅｎｓｔｈａｔｏｂｌｉｑｕｅａｂｄｏｍｉｎａｌｒｏｄｈａｄｄｉｆｆｅｒｅｎｔｓｔｉｆｆｎｅｓｓ，ｔｈｅｎｃｏｍｐａｒｅｄａｎｄａｎａｌｙｓｅｄｔｈｅｔｈｒｅｅｇｒｏｕｐｓｏｆｓｐｅｃｉｍｅｎｓｓｙｓｔｅｍａｔｉｃａｌｌｙｗｉｔｈｕｔｉｌｉｚｉｎｇＡＮＳＹＳｉｎｏｒｄｅｒｔｏｓｔｕｄｙｔｈｅｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆｓｔａｇｇｅｒｅｄｔｒｕｓｓｓｔｒｕｃｔｕｒｅ．Ｉｔｉｓｃｏｎｃｌｕｄｅｄｔｈａｔｂｙｃｈａｎｇｉｎｇｔｈｅｓｔｉｆｆｎ

6、ｅｓｓｏｆｏｂｌｉｑｕｅａｂｄｏｍｉｎａｌｒｏｄ，ｔｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆｔｈｅｐｌａｓｔｉｃｈｉｎｇｅｗａｓｒｅｓｔｒｉｃｔｅｄｔｏｓｅｔｅｘｐｅｃｔａｔｉｏｎｓｅｓｔａｂｌｉｓｈｉｎｇｒｅａｓｏｎａｂｌｅｄａｍａｇｅｍｅｃｈａｎｉｓｍ．Ｏｎｔｈｅｏｎｅｈａｎｄ，ｉｔｍａｄｅｆｕｌｌｕｓｅｏｆｇｏｏｄｌａｔｅｒａｌｒｅｓｉｓｔａｎｃｅｏｆｓｔｒｕｃｔｕｒｅ．Ｏｎｔｈｅｏｔｈｅｒｈａｎｄ，ｉｔｇａｖｅｆｕｌｌｐｌａｙｔｏｔｈｅｄｕｃｔｉｌｉｔｙｏｆｔｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，ｗｈｉｃｈｃｏｕｌｄｉｍｐｒｏｖｅｓｅｉｓｍｉｃｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆｓｔａｇｇｅｒｅｄｔ

7、ｒｕｓｓｓｔｒｕｃｔｕｒｅｌａｒｇｅｌｙｐｒｏｖｉｄｉｎｇａｒｅｆｅｒｅｎｃｅｆｏｒｓｔｒｕｃｔｕｒｅｄｅｓｉｇｎｉｎｓｅｉｓｍｉｃｚｏｎｅ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｓｔａｇｇｅｒｅｄｔｒｕｓｓｆｒａｍｉｎｇ；ｐｌａｓｔｉｃｈｉｎｇｅ；ｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔ；ｓｔｉｆｆｎｅｓｓ；ｄｉｓｓｉｐａｔｉｏｎｃａｐａｃｉｔｙ收稿日期：２０１５－０１－０６①基金项目：国家自然科学基金资助项目（５０８７８２１５）通讯作者：周期石（１９７２－），男，湖南长沙人，副教授，博士，从事钢结构基本理论及其应用等研究；Ｅ－ｍａｉｌ：ｑｉｓｈｉｚｈｏｕ＠