双阶屈服耗能不锈钢连梁性能研究

发布时间：2020-05-20 20:56

【摘要】：剪力墙由墙肢和连梁构成,而连梁是剪力墙中十分重要的构件,将各片墙肢联系起来,使各片墙肢共同抵抗倾覆力矩,是剪力墙结构抗侧刚度的重要来源。在结构层面,连梁是剪力墙结构的“保险丝”,当遭遇地震作用时连梁首先开裂,梁段形成塑性铰耗散地震能量的同时保护主体结构。针对目前连梁的不足,课题组结合不锈钢具有低比例极限,良好的延性和应变硬化能力且其设计强度低于普通碳素钢等特点,提出四种具有自主知识产权的新型不锈钢耗能连梁,分别为可更换不锈钢耗能梁段、开孔式可更换不锈钢耗能梁段、双阶屈服耗能不锈钢连梁与开孔式双阶屈服耗能不锈钢连梁。本文采用大型通用有限元软件Abaqus对耗能单元、可更换不锈钢耗能梁段和双阶屈服耗能不锈钢连梁的力学性能进行系统深入的研究,并对三层均装设双阶屈服耗能不锈钢连梁的双肢剪力墙结构进行非线性抗震性能研究,完成了从耗能单元、耗能构件到耗能子结构三个层面的递进研究,具体研究内容如下:(1)提出了基于实际工程需求的金属耗能单元设计方法,合理设计了27个不同参数的耗能单元进行有限元数值模拟分析,在验证有限元模拟方法准确性的基础上,研究腹板金属类型、开孔形式、开孔数量、开孔率、翼缘和腹板厚度比以及翼缘金属类型对其力学性能的影响,并为实际工程提出建议取值。(2)结合不锈钢金属材料性能以及耗能单元开孔形式的规律性,提出四种具有自主知识产权的新型不锈钢耗能连梁,分别为可更换不锈钢耗能梁段、开孔式可更换不锈钢耗能梁段、双阶屈服耗能不锈钢连梁与开孔式双阶屈服耗能不锈钢连梁。对比分析了多种可更换耗能梁段的力学性能,阐述了双阶屈服耗能不锈钢连梁的特点,并对双阶屈服耗能不锈钢连梁与开孔式双阶屈服耗能不锈钢连梁的双阶屈服机制进行了初步的研究。(3)针对双阶屈服耗能不锈钢连梁设计了13个构件,研究一阶耗能段腹板金属类型、一阶耗能段与二阶耗能段长度比、一阶耗能段腹板宽厚比、整体连梁腹板高厚比、翼缘和腹板厚度比、一阶耗能段加劲板的布置位置对其力学性能的影响。此外分别设计了9个开孔式双阶屈服耗能不锈钢连梁和9个开孔式双阶屈服普通钢连梁,初步探究了开孔率比值对其力学性能的影响。(4)验证了采用大型通用有限元软件Abaqus建立双肢混凝土剪力墙的正确性,采用等承载力设计的连梁替换方法设计了三层均装设双阶屈服耗能不锈钢连梁的双肢剪力墙(TSW),并对这CSW和TSW进行了静力推覆模拟分析,对比分析了两个试件的推覆曲线、整体结构变形、构件屈服顺序、混凝土最终形态、钢筋网笼最终形态。
【图文】：

第一章 绪论1.1 选题背景高层、超高层建筑是现代城市的主要建筑形式之一，为满足高层建筑在侧向作用下变形、舒适度等要求，，结构自身需要具备很大的抗侧刚度，因此剪力墙结构或框架-剪力墙结构是高层建筑中广泛采用的结构体系。剪力墙由墙肢和连梁构成，而连梁是剪力墙中十分重要的构件，将各片墙肢联系起来，使各片墙肢共同抵抗倾覆力矩，是剪力墙结构抗侧刚度的重要来源。在结构层面，连梁是剪力墙结构的“保险丝”，当遭遇地震作用时连梁首先开裂，梁段形成塑性铰耗散地震能量的同时保护主体结构。对跨高比较小的钢筋混凝土连梁而言，其破坏通常为脆性破坏，耗能能力较弱。因而，寻求一种能够提高延性、提高耗散地震能量能力、保障结构安全的新型连梁构造形式是剪力墙结构抗震性能研究内容中亟需解决的问题。

图 1-2 传统钢筋混凝土连梁示意图梁 RC 连梁出一种新型配筋方式，通过在钢筋混凝土度及延性。该方法可以提高钢筋混凝土连环加载条件下其破坏机理为滑动剪切破坏所用的纵筋和箍筋层过多，施工难度大，图 1-2 对角交叉配筋 RC 连梁示意图
【学位授予单位】：广州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TU391

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本文编号：2673190