基于截面最佳刚度分布钢框架结构抗震设计方法研究

针对平面和竖向均规则、对称的钢框架结构,基于截面刚度最佳分布,提出一种抗震设计方法。首先,将钢框架结构简化为竖向悬臂杆,并设定其层间剪切变形角和弯曲变形角变化率在竖直方向上为定值,依据变形与内力的关系,确定截面刚度的最佳分布。其次,基于截面刚度最佳分布,通过分析截面刚度与截面尺寸之间的内在联系,确定计算单柱截面面积的方法 -比例法。为简化设计方法,借用6层、9层钢框架算例模型地震反应弹塑性时程分析结果,利用最小二乘法拟合确定钢框架柱截面面积和惯性矩最佳分布,并提出便于工程应用的抗震设计方法。然后,基于本文所提出的抗震设计方法建立10层算例模型,选取4条地震波对其进行地震响应弹塑性时程分析,结果表明各层弹性和塑性层间位移角分布均匀且符合抗震规范要求。最后,通过10层算例模型的层屈服剪力系数与最佳层屈服剪力系数的对比,验证了上述抗震设计方法的合理性与可行性。